DE1031531B - Stroemungsmesser - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmesser, bei dem die Strömungsrichtung und die Strömungsgeschwindigkeit aus der Richtungs- und Neigungseinstelluug eines angeströmten Richtkörpers ermittelt werden.

Ziel der Erfindung ist es, einen solchen Strömungsmesser derart auszubilden, daß mit seiner Hilfe die Messung der augenblicklichen Strömungsverhältnisse in See in jeder gewünschten Tiefe leicht und billig erfolgen kann, um insbesondere an solchen Stellen, an denen die Strömungsverhältnisse in der Tiefe sehr verschieden von denen an der Oberfläche sind, die erforderliche große Anzahl von Messungen der Strömungsrichtung und -geschwindigkeit in verschiedenen Tiefen ohne übermäßigen Meßaufwand vornehmen zu können.

In der Meteorologie sind bereits konische Richtkörper für Strömungsmessungen bekanntgeworden, die als einseitig offene Hohlkörper ausgebildet und an ihrem geschlossenen schmalen Ende allseitig einstellbar befestigt sind. Diese Richtkörper werden einzeln oder in Gruppen der Luftströmung ausgesetzt. Nachdem sie sich entsprechend der herrschenden Strömung eingestellt haben, wird ihre Raumlage durch mindestens zwei photogrammetrische Aufnahmen festgehalten. Abgesehen davon, daß die Auswertung dieser photogrammetrischen Aufnahmen zum Zwecke der Ermittlung von Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit verhältnismäßig schwierig ist, kann dieses Verfahren nur dort angewandt werden, wo die Möglichkeit zur Herstellung photogrammetrischer Aufnahmen der Richtkörper in dem Strömungsfeld besteht. Auf See und insbesondere für Strömungsmessungen in größeren Tiefen ist es daher nicht brauchbar.

Es sind auch bereits Strömungsmesser für die Ermittlung von Strömungen am Meeresboden bekanntgeworden. Bei diesen bekannten Strömungsmessern besteht der Richtkörper aus einem Faden, der sich in die Richtung der Strömung einstellt und hierauf durch einen kammartigen Fixierkörper festgelegt wird.

Schließlich sind bei Neigungsmessern für Bohrlöcher Meßglieder bekanntgeworden, welche für eine bestimmte Zeitspanne gegenüber einem Richtkörper in Abhängigkeit von der Schwerkraft und dem Erdmagnetismus beweglich sind und nach Ablauf dieser Zeitspanne durch besondere Vorkehrungen fixiert werden.

Ausgehend von einem Strömungsmesser, bei dem Strömungsrichtung und die Strömungsgeschwindigkeit aus der Richtungs- und Neigungseinstellung eines angeströmten konischen Richtkörpers bestimmt wird, der als einseitig offener Hohlkörper ausgebildet und Strömungsmesser

Anmelder:

Kelvin & Hughes Limited,
Glasgow (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann und Dr.-Ing. A. Weickmann,
Patentanwälte, München 2, Brunnstr. 8/9

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. März 1953

James N. Carruthers, London,
ist afc Erfinder genannt worden

an seinem geschlossenen schmalen Ende allseitig einstellbar in dem strömenden Medium gefesselt ist, besteht die Erfindung darin, daß in den konischen Richtkörper an sich bekannte Meßglieder zur Bestimmung des Neigungs- und Richtungswinkels untergebracht sind, deren Einstellung gegenüber dem konischen Richtkörper in Abhängigkeit von der Schwerkraft und dem Erdmagnetismus erfolgt, und daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, welche diese Meßglieder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne fixieren. Auf diese Weise werden die Richtung und die Neigung des Richtkörpers mit einfachsten Mitteln und ohne daß eine besondere äußere Meßbasis benötigt wird, innerhalb des Strömungsmessers völlig selbsttätig in leicht auswertbarer Form festgehalten, so daß alle Anforderungen erfüllt sind, die sich aus dem eingangs angegebenen besonderen Verwendungszweck des Strömungsmessers ergeben.

In Weiterbildung der Erfindung ergeben sich verschiedene besondere Ausführungsformen, deren Merkmale jedoch nur in Verbindung mit den vorstehend angegebenen Hauptmerkmalen der Erfindung in den Schutzbereich des vorliegenden Patentes fallen sollen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in den konischen Richtkörper ein Pendelglied und ein Kompaß mit Mitteln zur Fixierung ihrer Lage gegenüber dem Richtkörper sowie ein Paar relativ zueinander beweglicher Sperrglieder eingebaut, die durch eine lösbare Pille od. dgl. entgegen der Wirkung einer Schubkraft auseinandergehalten werden; mindestens eines dieser Sperrglieder

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betätigt nach dem durch die Auflösung der Pille gege- stellung eingenommen; durch die Erhärtung der Flüs-

benen Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne die Mit- sigkeit 19 wird der Kompaß an weiterer freier Dre-

tel zur Fixierung des Kompasses und des Pendel- hung gehindert. Ist die Einrichtung wieder an Bord

gliedes. genommen, dann ist die Richtung der Strömung zu

Vorzugsweise ist der Kompaß in einem Gehäuse 5 dem Zeitpunkt der Verfestigung der Flüssigkeit 19

angeordnet, welches in dem Richtkörper pendelnd auf- durch die Stellung der Kompaßrose erkennbar. Die

gehängt ist und zugleich als Pendelglied zur Bestim- Strömungsgeschwindigkeit erhält man unter Verwen-

mung des Neigungswinkels dient. dung einer entsprechend geeichten Skala aus dem

Zweckmäßig stehen die gegeneinander beweglichen Winkel, welchen die Oberfläche der erstarrten Fliis-

Sperrglieder oder mindestens eines von ihnen unter xo sigkeit gegenüber der Achse des Gefäßes 18 einnimmt,

der Einwirkung einer Feder, welche bestrebt ist, die Die Petroleumfüllung 22 wird verwendet, um Bak-

Fixierungsmittel in ihre Wirkstellung zu bringen. terienwachstum in solchen Fällen zu verhindern, in

Die Fixierungsmittel können etwa aus zwei Stiften denen das Gerät nicht sofort wieder eingeholt wird,

bestehen, von denen der eine in den Kompaß, der an- Außerdem verhindert diese Füllung ein Bersten des

dere in eine gelochte, in dem konischen Richtkörper 15 Gerätes bei Änderung des Außendruckes, angeordnete Bahn eingreift. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 ist an

Nach einer anderen Ausfuhrungsform der Erfin- der Zwischenwand 16 ein oben offenes Kästchen 24

dung schwimmt das richtungsweisende Glied des befestigt, welches als Träger für die Kompaßeinheit

Kompasses in einer während der vorbestimmten Zeit- 25 dient. An der Innenseite des konischen Körpers 10

spanne flüssigen Masse, die nach Ablauf dieser Zeit- ao ist eine gebogene Anschlagfeder 26 vorgesehen, welche

spanne fest wird. die Kompaßeinheit 25 in dem Kästchen 24 festhält.

Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsformen Die Kompaßeinheit 25 besteht aus einem einseitig

der Erfindung. Es stellt dar offenen rechteckigen Gehäuse, in dem sich ein mit einer

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh- erhärtenden Flüssigkeit gefüllter ringförmiger Metall-

rungsform, 25 hohlkörper 27 befindet, der an einer Seite mit einem

Fig. 2 einen gleichlaufenden Schnitt durch eine kreisförmigen, durchsichtigen Fenster 28 versehen ist,

zweite Ausführungsform, ■ welches beispielsweise aus transparentem Kunststoff

Fig. 3 die Kompaßeinheit der Ausführungsform besteht. Mittels eines luftgefüllten Schwimmers 31

nach Fig. 2, wird ein magnetischer Kompaß 29 mit einer ringför-

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausfüh- 30 migen Kompaßrose 30 in dem Metallkörper 27 zentral

rungsform, gehalten. Der Schwimmer 31 ist dabei so geformt, daß

Fig. 5 das Pendelglied der Ausführungsform nach er sich nur in einem Punkt senkrecht über der Mitte

Fig. 4 in Einzeldarstellung. der Kompaßrose 30 an der gewölbten Innenfläche des

Das Gerät zur Messung von Unterwasserströmun- Metallhohlkörpers 27 abstützt. Ein Fadenkreuz mit

gen nach Fig. 1 umfaßt einen konischen Körper 10, 35 rechtwinkelig sich kreuzenden Fäden 33 und 34 ist

der eine abgerundete Nase 11 aufweist und aus vorgesehen, damit die Neigung und die Richtung der

Leichtmetall oder einem anderen nichtmagnetischen Kompaßrose 30 abgelesen werden können. Die Wir-

Werkstoff besteht, der vom Meereswasser nicht ange- kungsweise der Einrichtung ist im übrigen die gleiche

griffen wird. Die Nase 11 trägt drei äußere Augen 12 wie die der Anordnung gemäß Fig. 1. für die Befestigungsleinen. Alle übrigen Teile des 40 Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform des

Gerätes befinden sich im Inneren des konischen Kör- Gerätes zur Verwendung in großer Tiefe. Die Nase 11

pers 10. Wenn dieser im Wasser verankert wird, bil- ist hier mit dem konischen Körper 10 fest verbunden,

det er einen orientier fähigen, gefesselten Körper, der Sie bildet einen Anker 36, der bei 37 geschlitzt und

sich in die Strömungsrichtung einstellt. Nächst dem bei 38 glockenartig erweitert ist, um einen Hebel 39

offenen Ende des konischen Körpers sind Befesti- 45 aufzunehmen, der die Registriereinheit 40 trägt. Zur

gungsmittel 13 für Ballast vorgesehen, der, falls er- Verbindung des Hebels 39 mit dem Anker 36 in der

wünscht, auch aus einem Tiefenanzeigegerät bestehen Gebrauchsstellung dient ein nicht gezeichneter Siche-

kann. An der Oberseite ist ein Befestigungsglied 14 rungssplint,' der durch einander gegenüberliegende

für ein mit Kunstharz abgedecktes Schriftblatt vorge- Bohrungen der beiden Teile gesteckt wird. Das andere

sehen, auf dem sich die erforderlichen Angaben be- 50 Ende 41 des Hebels 39 ist gegabelt und trägt einen

finden, wenn das Wiedereinholen des Gerätes dem Stift 42, an welchem das auf die Schwerkraft anspre-

Zufall überlassen wird oder durch Strandung erfolgt. chende Glied 43 der Registriereinheit 40 pendelnd

Alle Bestandteile mit Ausnähme des Kompasses sind aufgehängt ist. Nächst dem Stift 42 sind obere und

aus nichtmagnetischem Werkstoff gefertigt. untere Träger 44 und 45 vorgesehen, zwischen

Die Verbindung zwischen der Nase 11 und dem 55 welchen sich ein bogenförmiger Streifen 46 aus Mekonischen Körper 10 ist mit Hilfe von Schrauben tallgaze spannt; der Mittelpunkt dieses Bogens fällt oder Bolzen 15 lösbar. An der Quer- oder Schottwand zusammen mit der Achse des Stiftes 42. Längs der 16 ist eine Gewindekappe 17 eines transparenten Ge- Kante des Streifens 46 befindet sich eine Skala 47 fäßesl8 befestigt. Zum Gebrauch wird das Gefäß 18 von 0° (horizontal) bis 90° (vertikal). Das pendelnd zur Hälfte mit einer bekannten, nach einer bestimm- 60 aufgehängte Glied 43 besteht aus einem hohlen, durchten Zeit erhärtenden Flüssigkeit 19 gefüllt, auf scheinenden Zylinder 48 mit einer oberen und einer welcher ein magnetischer Kompaß 20 schwimmt, der unteren Abschlußplatte 49 bzw. 50 aus Messing. Die eine ringförmige Kompaßrose 21 aufweist. Zur ande- obere Abschlußplatte 49 ist mit einem Entlüftungsren Hälfte wird das Gefäß mit Petroleum 22 gefüllt. loch 51 versehen und trägt ein Auge 52, mit dem sie an Ein Gummiring zwischen dem Gefäß 18 und der 65 dem Stift 42 pendelnd aufgehängt ist. Die untere Ab-Kappe 17 sorgt für die erforderliche Abdichtung. Die schlußplatte 50 ist an dem Zylinder 48 lösbar befestigt; Kompaßrose ist in Abhängigkeit von der Schwere sie ist schwerer als die obere Abschlußplatte 49 und und dem Erdmagnetismus beweglich, solange die dient als Hauptgewicht des pendelnden Körpers. An ; Flüssigkeit 19 noch flüssig ist. In dieser Zeit hat das der Oberfläche der unteren Abschlußplatte 50 ist eine ■ Anzeigegerät seine die Strömung anzeigende End- 70 Pinne 53 vorgesehen auf welcher ein Magnetkompaß

54 mit einer scheibenförmigen Kompaßrose 55 drehbar gelagert ist. Unmittelbar unterhalb der Kompaßrose 55 ist auf der unteren Abschlußplatte 50 ein Ring 56 aus Gummi od. dgl. angebracht. Dieser dient als Auflage für die Kompaßrose, wenn diese, wie nachstehend beschrieben, festgeklemmt wird.

An einer Seite des Zylinders 48 befindet sich eine durchgehende Brücke 57 aus Metall mit einem oberen und einem unteren Lagerbock 58 bzw. 59. In diesen Lagerböcken ist eine Stange 60 längs verschiebbar geführt, deren unteres Ende als Spitze 61 ausgebildet ist und deren oberes Ende einen Arm 62 trägt, der parallel zu einer Verlängerung des oberen Lagerbockes 58 verläuft. Die einander zugekehrten Flächen der Teile 58 und 62 sind gezahnt. Eine Druckfeder 64 xs stützt sich gegen den oberen Lagerbock 58 und einen unterhalb desselben auf der Stange 60 befestigten Arm 65 ab, der in das Innere des Zylinders 48 ragt und einen nach unten gerichteten spitzen Stift 66 als Sperrglied für die Kompaßrose 55 trägt. Die Feder 64 ist bestrebt, die Stange 60 nach unten zu bewegen.

Wenn das Gerät in Betrieb genommen wird, wird eine in Seewasser auflösbare Pille 63 zwischen die gezahnten Flächen des oberen Lagerbockes 58 und des Armes 62 geklemmt und damit die Stange 60 angehoben. Die Teile nehmen dann die in Fig. 5 gezeigte Stellung ein, in welcher die auflösbare Pille 63 verhindert, daß die Spitze des Stiftes 66 mit der Kompaßrose 55 und die Spitze 61 der Stange 60 mit dem bogenförmigen Streifen 46 aus Metallgaze in Beruhrung kommt. In diesem Zustand, in dem sich das Pendelglied 43 und der Kompaß 54 frei bewegen können, wird das Gerät in die gewünschte Meerestiefe abgesenkt; sobald die Pille 63 sich auflöst, bewirkt die Feder 64 den Eingriff zwischen dem Stift 66 und der Kompaßrose 55 sowie zwischen der Spitze 61 und dem bogenförmigen Streifen 46 aus Metallgaze. Die auf diese Weise festgehaltenen Winkelstellungen der Kompaßrose 55 und des pendelnd aufgehängten Körpers 43 gegenüber den sie tragenden Teilen geben die Strömungsrichtung und die Strömungsgeschwindigkeit im Augenblick der Auflösung der Pille 63 an.

Die Eichung des Gerätes in bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit wird auf einfache Weise dadurch vorgenommen, daß man ein Mustergerät mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch stehendes Wasser schleppt und für jede Geschwindigkeit den Neigungswinkel des Gerätes bestimmt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Strömungsmesser, bei dem die Strömungsrichtung und die Strömungsgeschwindigkeit aus der Richtunge- und Neigungseinstellung eines angeströmten konischen Richtkörpers bestimmt wird, der als einseitig offener Hohlkörper ausgebildet und an seinem geschlossenen schmalen Ende allseitig einstellbar in dem strömenden Medium gefesselt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem konischen Richtkörper an sich bekannte Meßglieder zur Bestimmung des Neigungs- und Richtungswinkels untergebracht sind, deren Einstellung gegenüber dem konischen Richtkörper in Abhängigkeit von der Schwerkraft und dem Erdmagnetismus erfolgt, und daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, welche diese Meßglieder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne fixieren.

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den konischen Richtkörper (10) ein Pendelglied (43) und ein Kompaß (55) mit Mitteln (61,66) zur Fixierung ihrer Lage gegenüber dem Richtkörper (10) sowie ein Paar relativ zueinander beweglicher Sperrglieder (58, 62) eingebaut sind, die durch eine lösbare Pille

(63) od. dgl. entgegen der Wirkung einer Schubkraft auseinandergehalten werden, und daß mindestens eines dieser Sperrglieder nach dem durch die Auflösung der Pille gegebenen Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne die Mittel (61,66) zur Fixierung des Kompasses (55) und des Pendelgliedes (43) betätigt.

3. Strömungsmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompaß (55) in einem Gehäuse (43) angeordnet ist, welches in dem Richtkörper (10) pendelnd aufgehängt ist und zugleich als Pendelglied zur Bestimmung des Neigungswinkels dient.

4. Strömungsmesser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinanderbeweglichen Sperrglieder (58,62) oder mindestens eines von ihnen unter der Einwirkung einer Feder

(64) steht, welche bestrebt ist, die Fixierungsmittel (61, 66) in ihre Wirkstellung zu bringen.

5. Strömungsmesser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungsmittel aus zwei Stiften (61, 66) bestehen, von denen der eine (66) in den Kompaß (55), der andere (61) in eine gelochte, in dem konischen Richtkörper (10) angeordnete Bahn (46) eingreift.

6. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das richtungsweisende Glied (20, 21) des Kompasses in einer während der vorbestimmten Zeitspanne flüssigen Masse (19) schwimmt, die nach Ablauf dieser Zeitspanne fest wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 160 906, 184 649,
760, 629 193, 826 288;

französische Patentschrift Nr. 703 702;
Meteorologische Zeitschrift, 52 (1935), S. 105.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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