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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung von Messgrößen und/oder Probenentnahme unter Wasser. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kompensieren einer Vertikalbewegung einer Anordnung zur Messung von Messgrößen und/oder Probenentnahme unter Wasser relativ zu einer Oberfläche eines Wasservolumens. Unter der Oberfläche ist die Fläche zu verstehen, die das Wasservolumen im zeitlichen Mittel über Zeiträume von einigen Minuten gegen den Raum darüber begrenzt. Oberflächenwellen führen daher nicht zu einer Veränderung dieser Referenz-Oberfläche. Im Fall von Seegang als Ursache der Vertikalbewegung finden daher bei Wellenbewegung abwechselnd Hub und Senkung der Anordnung relativ zu der Oberfläche statt.
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Die Anordnung weist eine Winde auf, um ein Kabel oder Seil, an dem eine Messeinrichtung und/oder eine Probenentnahmeeinrichtung befestigt ist, bei einem Ablassen der Messeinrichtung und/oder der Probenentnahmeeinrichtung in das Wasservolumen abzuwickeln und bei einem Einholen der Messeinrichtung und/oder der Probenentnahmeeinrichtung aus dem Wasservolumen aufzuwickeln, insbesondere auf einer Trommel der Winde. Ein Winden-Antrieb treibt die Winde an, um das Kabel oder das Seil auf der Winde aufzuwickeln oder von der Winde abzuwickeln.
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Es ist bekannt, insbesondere für wissenschaftliche Zwecke Messungen unter der Wasseroberfläche von Meeren vorzunehmen und Wasserproben zu entnehmen. Möglich ist dies aber auch in Seen und fließenden Gewässern. In Meeren werden z.B. Messgrößen wie Temperatur, Dichte, Salzgehalt und elektrische Leitfähigkeit des Wassers gemessen und gleichzeitig möglichst synoptische passende Wasserproben genommen. Die hydrographischen Größen sind in der Regel abhängig von der Tiefe, d.h. dem Abstand von der Wasseroberfläche (in Bezug auf einen mittleren Wasserstand) oder auch in Bezug auf den Meeresboden.
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Abhängig vom Seegang führen Schiffe und andere schwimmende Gegenstände (z. B. Plattformen), auf denen die Winde zum Ablassen und Einholen der Messeinrichtung und/oder Probenentnahmeeinrichtung montiert ist, mehr oder weniger starke Bewegungen aus, die sich auf die Tiefenposition der Einrichtung im Wasser auswirken. Hebt sich der Teil des schwimmenden Gegenstandes, an dem die Winde oder ein Ausleger mit einer Kabel-Umlenkeinrichtung montiert ist, dann hebt sich auch die Einrichtung, falls dies nicht durch eine entgegengesetzte Kabelbewegung kompensiert wird. Z.B. kann eine Kabelbewegung erwünscht sein, bei der die Einrichtung mit konstanter Geschwindigkeit in das Wasservolumen abgelassen oder im Wasservolumen angehoben wird. Während dem Ablassen oder Anheben können wiederholt oder kontinuierlich Messwerte durch die Messeinrichtung aufgenommen werden, um ein Tiefenprofil der Messgröße oder Messgrößen zu erstellen. Alternativ oder zusätzlich können während der Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit regelmäßig Proben entnommen werden. In all diesen Fällen stört es, wenn sich die Winde, bzw. der Abgangspunkt des Kabels aufgrund des Seeganges hebt und senkt.
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Bezogen auf ein Schiff wird insbesondere zwischen folgenden Arten von Bewegungen unterschieden: Drehbewegungen um die Längsachse des Schiffes werden als Rollen, Drehbewegungen um eine quer zur Längsrichtung und parallel zur Wasseroberfläche verlaufende Achse werden als Stampfen und Drehbewegungen um eine in vertikaler Richtung verlaufende Achse als Gieren bezeichnet. Relevant für die Tiefenposition der Messeinrichtung unter Wasser sind in den meisten Fällen insbesondere das Stampfen und das Rollen, auch abhängig von der Geometrie der Gesamtanordnung. Wird ein Ausleger oder eine andere Umlenkeinrichtung verwendet, von der aus das Kabel mit der daran hängenden Einrichtung im Wesentlichen senkrecht ins Wasser geleitet wird, wirkt das unter Umständen als Hebelarm und verstärkt die Bewegung.
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Im Laufe der Jahre haben die Anforderungen an die zu messenden Größen in Bezug auf räumliche Auflösung und absolute Genauigkeit zugenommen. Inzwischen ist es möglich und notwendig geworden, Messgrößen mit einer räumlichen Messauflösung zu messen, die kleiner ist als der Hub, der durch die Höhenpositionsänderung z. B. des Schiffs oder der Plattform (insbesondere an einer Messplattform oder einem Geräteträger) mit anhängender Messeinrichtung im Seegang hervorgerufen wird. Die räumliche Auflösung der standardmäßig zu messenden Messgröße in der Ozeanographie soll insbesondere im Zentimeterbereich liegen.
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In der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2014 201 815 A1 werden eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art beschrieben. Die Offenbarung aus dieser früheren deutschen Patentanmeldung, die auf eine Erfindung derselben Erfinder wie bei der vorliegenden Anmeldung zurückgeht, wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Dies betrifft insbesondere die fortlaufende Messung der Bewegung des auf dem Wasser schwimmenden Gegenstandes (zum Beispiel des Schiffs oder der Plattform), auf dem die Anordnung montiert ist. Zum Beispiel können moderne Bewegungssensoren, die insbesondere alle sechs Freiheitsgrade der Bewegung eines Gegenstandes messen können, die entsprechenden Bewegungsinformationen sehr schnell, d.h. mit vernachlässigbar kleiner Verzögerung, erzeugen und ausgeben. Durch eine Recheneinrichtung (z.B. einen Computer in Form eines in die Winden-Anordnung und/oder den Bewegungssensor eingebetteten Systems) ist dann lediglich noch fortlaufend die Bewegungskomponente zu berechnen, die sich störend auf das Kabel oder Seil auswirkt, an welchem die Messeinrichtung und/oder Probenentnahmeeinrichtung unter Wasser aufgehängt ist. Diese Bewegungskomponente kann ebenfalls sehr schnell, ohne erhebliche Zeitverzögerung berechnet werden.
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Die Bewegungskomponente kann daher nahezu verzögerungsfrei für die Steuerung eines Antriebs zum Bewegen des Kabels oder des Seils verwendet werden. In dieser Weise kann der Antrieb während des Ablassens oder des Einholens des Kabels oder des Seils zur Kompensation der Vertikalbewegung angesteuert werden, aber auch wenn die Messeinrichtung und/oder die Probenentnahmeeinrichtung nicht in vertikaler Richtung bewegt werden soll sondern in konstantem Abstand zum Boden des Wasservolumens verbleiben soll. Die Bewegungskomponente kann auch als signifikante Bewegungskomponente bezeichnet werden, da sie für die Korrektur signifikant ist. Insbesondere kann die Bewegungskomponente in der Art einer Störgrößenaufschaltung einer Antriebsteuerung zugeführt werden. Alternativ kann die Bewegungskomponente von der Antriebsteuerung selbst berechnet werden. Zum Beispiel wird lediglich das Vorzeichen der Bewegungskomponente umgekehrt und zu der Sollbewegung des Kabels oder des Seils hinzuaddiert. Dabei ist es unerheblich, ob tatsächlich eine Bewegung des Kabels oder des Seils und damit der Einrichtung unter Wasser stattfinden soll oder nicht. Ist die Sollbewegung zwar gleich Null, bewegt sich aber der schwimmende Gegenstand in störender Weise, wird lediglich die störende Bewegungskomponente mit umgekehrtem Vorzeichen als Sollbewegung des Antriebs vorgegeben. Im Ergebnis verharrt die Einrichtung in diesem Fall in konstanter Wassertiefe.
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Die in der
DE 10 2014 201 815 A1 beschriebene Vorrichtung geht dabei davon aus, dass es mit auf dem Markt erhältlichen Winden möglich ist, der Steuerung des Windenantriebs eine Sollbewegung vorzugeben, die dann wiederum ohne erhebliche zeitliche Verzögerung in eine Bewegung des Kabels umgesetzt wird. Z.B. sind Windensysteme erhältlich, für die durch einen Computer Sollbewegungen vorgegeben werden, wobei der Computer entsprechende (z. B. statische) Signale an eine Antriebssteuerung der Winde überträgt und somit entsprechende Sollbewegungen vorgibt. Unter der Steuerung der Winde im Sinne einer steuertechnischen Einheit wird in diesem Fall daher nicht eine Einheit verstanden, die die Planung einer Windenbewegung durchführt, sondern eine Einheit, die zumindest einen Antriebsmotor der Winde derart steuert, dass er eine Sollbewegung des Messgerätes am Kabel realisiert.
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Die in der früheren deutschen Patentanmeldung beschriebene Lösung ist gut geeignet für Kabellängen von einigen hundert Metern und insbesondere bis ca. 1.000 Meter. In den Weltmeeren kommen jedoch auch größere Wassertiefen vor, die Kabellängen oder Seillängen von deutlich mehr als 1.000 Metern erfordern. Der Antrieb der Winde muss in solchen Fällen Kompensationsbewegungen zur Kompensation der Vertikalbewegung der Anordnung ausführen, während deutlich größere Zugkräfte auf das Kabel oder das Seil wirken als bei Längen bis zu 1.000 Metern.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen eine Kompensation der Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens zuverlässig und mit geringer Verzögerung ausführbar ist.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Antriebe von Winden entsprechend den zu erwartenden Zugkräften des auf der Winde aufgewickelten Kabels oder Seils prinzipiell umso größer und schwerer konstruiert werden müssen, je größer die maximalen zu erwartenden Zugkräfte sind. Auch die Masse der Windentrommel der Winde nimmt mit größerer Länge des auf- und abzuwickelnden Kabels oder Seils zu. Da längere Kabel oder Seile aufgrund ihrer eigenen Masse größere Zugkräfte aufnehmen müssen, sind sie für größere Zugkräfte auszulegen und weisen daher pro Längeneinheit in der Regel eine größere Masse auf als kürzere Kabel oder Seile. Es ist daher zu erwarten, dass sowohl die Masse der Windentrommel als auch die Masse des Windenantriebs progressiv mit der Kabellänge oder Seillänge zunehmen.
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Größere zu bewegende Massen setzen einer Bewegungsänderung eine größere Trägheit entgegen. Bei der Kompensation der Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens soll aber möglichst verzögerungsfrei reagiert werden. Besonders zuverlässig ist die Kompensation, wenn sie auf den erwähnten Messgrößen der tatsächlichen Bewegung beruht. Bewegungsmodelle, die den zeitlichen Verlauf der Vertikalbewegung voraussagen, sind häufig unzuverlässig.
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Gemäß einer grundlegenden Idee der vorliegenden Erfindung wird daher ein Teil der Anordnung, der die Kompensation der Vertikalbewegung durchführt, mechanisch von der Winde und insbesondere von einer Windentrommel der Winde getrennt. Unter einer solchen mechanischen Trennung ist nicht zu verstehen, dass es keinerlei mechanische, indirekte Verbindung zwischen dem kompensierenden Teil und der Winde gibt. Vielmehr ermöglicht der kompensierende Teil eine Relativbewegung des Seils oder des Kabels relativ zu der Winde. Eine indirekte Verbindung besteht z. B. über das Schiff.
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Im Folgenden wird eine wesentliche Einrichtung des kompensierenden Teils der Anordnung als Kompensationsvorrichtung bezeichnet. Die Kompensationsvorrichtung ist auf dem Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zur Oberfläche des Wasservolumens in Kontakt mit dem Kabel oder dem Seil und ermöglicht so die Übertragung von Kräften in Längsrichtung des Kabels oder des Seils. Die Längsrichtung ist auf das Kabel oder Seil bezogen, d.h. bei einer Umlenkung des Kabels oder des Seils wird auch die Längsrichtung umgelenkt. Im Folgenden wird auch von dem Weg des Kabels oder des Seils gesprochen. Der Begriff „Weg“ bedeutet nicht, dass das Kabel oder das Seil sich entlang des Weges bewegen muss (auch wenn dies selbstverständlich stattfindet) oder gar entlang eines Wegabschnittes überall mit gleicher Geschwindigkeit bewegen muss. Vielmehr bezeichnet der Weg die Länge des Kabels oder des Seils in Wegrichtung. Im Folgenden werden unterschiedliche Wege erwähnt, z.B. der Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zu der Kompensationsvorrichtung oder Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zur Oberfläche des Wasservolumens oder in das Wasservolumen hinein.
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Wenn von dem Kabel oder dem Seil an der Winde bzw. von dem Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zu einem anderen Ort die Rede ist, dann ist insbesondere ein Ort gemeint, an dem das Kabel oder das Seil mit der Winde (insbesondere mit einer Trommel der Winde) in Kontakt ist und der auf dem Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zu dem anderen Ort am nächsten an dem anderen Ort liegt. „Am nächsten“ ist bezüglich der Längsrichtung des Kabels oder des Seils bzw. bezüglich des Weges des Kabels oder des Seils zu verstehen. Der Ort an der Winde kann sich durch das Aufwickeln oder Abwickeln des Kabels oder Seils verändern.
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Wenn von dem Kontakt der Kompensationsvorrichtung zu dem Kabel oder dem Seil die Rede ist, ist damit insbesondere die in Wegrichtung des Kabels oder des Seils von der Kompensationsvorrichtung zu dem Wasservolumen am nächsten an dem Wasservolumen gelegene Kontaktstelle zu verstehen. Alternativ kann bei mehreren Kontaktstellen zwischen der Kompensationsvorrichtung und dem Kabel oder dem Seil die in Längsrichtung des Kabels oder Seils in der Mitte liegende Kontaktstelle zu verstehen sein.
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Da das Kabel oder das Seil in Kontakt mit der Kompensationsvorrichtung ist und nicht an der Kontaktstelle oder jedenfalls nicht an allen Kontaktstellen mit der Kompensationsvorrichtung in Längsrichtung und/oder Wegrichtung relativ zu der Kompensationsvorrichtung in Richtung der Oberfläche des Wasservolumens gleitet, d.h. durchrutscht, kann durch eine gesteuerte Bewegung der Kompensationsvorrichtung eine Kompensation der Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens durchgeführt werden.
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Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Eine Anordnung zur Messung von Messgrößen und/oder Probenentnahme unter Wasser, wobei die Anordnung aufweist:
- • eine Winde, um ein Kabel oder Seil, an dem eine Messeinrichtung und/oder eine Probenentnahmeeinrichtung befestigt ist, bei einem Ablassen der Messeinrichtung und/oder der Probenentnahmeeinrichtung in ein Wasservolumen abzuwickeln und bei einem Einholen der Messeinrichtung und/oder der Probenentnahmeeinrichtung aus dem Wasservolumen aufzuwickeln,
- • einen Winden-Antrieb, der die Winde antreibt, um das Kabel oder das Seil auf der Winde aufzuwickeln oder von der Winde abzuwickeln,
- • eine Kompensationsvorrichtung, die auf einem Weg des Kabels oder des Seils von der Winde in das Wasservolumen in Kontakt mit dem Kabel oder dem Seil ist,
- • ein Kompensationsvorrichtungs-Antrieb, der die Kompensationsvorrichtung antreibt und ausgestaltet ist, in einem Kompensationsbetrieb zur Kompensation einer Vertikalbewegung der Anordnung zu einer Oberfläche des Wasservolumens eine Relativbewegung des Kabels oder des Seils an der Kompensationsvorrichtung einerseits und des Kabels oder des Seils an der Winde andererseits zu bewirken, so dass eine Länge des Kabels oder des Seils zwischen der Kompensationsvorrichtung und der Winde je nach Richtung der Relativbewegung länger oder kürzer wird,
- • eine Steuerung zum Steuern des Winden-Antriebs und des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs, wobei die Steuerung ausgestaltet ist, durch Ansteuern des Winden-Antriebs das Kabel oder das Seil von der Winde abzuwickeln, um die Messeinrichtung und/oder die Probenentnahmeeinrichtung in das Wasservolumen abzulassen, durch Ansteuern des Winden-Antriebs das Kabel oder das Seil auf die Winde aufzuwickeln, um die Messeinrichtung und/oder die Probenentnahmeeinrichtung aus dem Wasservolumen einzuholen, und in dem Kompensationsbetrieb durch Ansteuern des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs eine Längenänderung des Kabels oder des Seils zwischen der Kompensationsvorrichtung und der Winde zu bewirken und dadurch die Vertikalbewegung der Anordnung relativ zu der Oberfläche des Wasservolumens zu kompensieren.
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Außerdem wird ein Verfahren zum Kompensieren einer Vertikalbewegung einer Anordnung zur Messung von Messgrößen und/oder Probenentnahme unter Wasser relativ zu einer Oberfläche eines Wasservolumens vorgeschlagen, wobei sich die Merkmale des Verfahrens aus den Merkmalen der Anordnung ergeben. Insbesondere werden die genannten Bestandteile der Anordnung entsprechend betrieben.
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Bei der Steuerung kann es sich um eine zentrale Steuerung handeln, die sowohl den Winden-Antrieb als auch den Kompensationsvorrichtungs-Antrieb unmittelbar ansteuert (und optional zumindest einen weiteren Antrieb). Alternativ kann es sich um eine verteilte Steuerung handeln, d.h. es existieren zumindest zwei Steuereinheiten, z. B. eine zum Steuern des Winden-Antriebs und eine zum Steuern des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs. Insbesondere wird/ist den beiden Steuereinheiten jeweils die Information über eine Sollbewegung des Kabels oder des Seils (oder eine Information, aus der sich die Sollbewegung des Kabels oder des Seils ermitteln lässt) zur Verfügung gestellt, wobei die Sollbewegung die Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens unberücksichtigt lässt. Z.B. können die beiden Steuereinheiten diese Information von derselben Informationsquelle erhalten, z.B. einer Stelleinrichtung, die von einem Computer und/oder manuell gesteuert werden kann. Alternativ kann die Steuereinheit des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs die Information von der Steuereinheit des Winden-Antriebs erhalten und/oder umgekehrt.
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Unter Verwendung zusätzlicher Information kann die Steuereinheit des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs entsprechende Steuersignale ermitteln und/oder erzeugen, die zusätzlich zu der Sollbewegung auch die Kompensation der Vertikalbewegung berücksichtigen. Ferner ist es alternativ möglich, dass eine der Steuereinheiten sowohl die Information und/oder die Steuersignale für die Ausführung der Sollbewegung durch die Winde als auch der kompensierten Bewegung durch die Kompensationsvorrichtung erzeugt und die Steuerung entweder des Winden-Antriebs oder des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs unmittelbar selbst ausführt, jedoch die Steuereinheit des anderen Antriebs über die von ihr auszuführende Steuerung informiert, z.B. durch Ausgabe der entsprechenden Information, aus der die Steuereinheit wiederum die Steuersignale erzeugt.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Anordnung und des Verfahrens beschrieben. Aus den Merkmalen der Anordnung folgen die Merkmale des Verfahrens. Insbesondere ist es jeweils ein Merkmal des Verfahrens, den genannten Bestandteil der Anordnung zu betreiben.
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Insbesondere kann die Kompensationsvorrichtung eine zweite Winde aufweisen (im folgenden Teil als zweite Ausführungsform der Anordnung beschrieben, siehe 6, 7), die von dem Kabel oder dem Seil auf dem Weg von der Winde in das Wasservolumen umlaufen wird, wobei das Kabel oder das Seil dadurch in Kontakt mit der zweiten Winde ist. Insbesondere kann die zweite Winde zumindest eine Trommel aufweisen, die um eine Drehachse drehbar ist. In diesem Fall kann der Kompensationsvorrichtungs-Antrieb die zumindest eine Trommel derart antreiben, dass die Trommel die von der Steuerung des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs gesteuerte Drehbewegung um die Drehachse ausführt. Es ist jedoch auch möglich, mit der Drehbewegung der jeweiligen Trommel um die Drehachse lediglich die Sollbewegung oder eine Bewegungskomponente der kompensierten Sollbewegung auszuführen und zusätzlich eine Linearbewegung der Trommel oder der Trommeln auszuführen. Insbesondere kann die Linearbewegung in Richtung des Weges des Kabels oder des Seils von der Kompensationsvorrichtung zu der Oberfläche des Wasservolumens oder umgekehrt ausgeführt werden, um die Kompensation auszuführen.
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Bei der zweiten Winde kann es sich z.B. um einen Friktionswinde handeln, die zwei jeweils um eine Drehachse drehbewegliche Trommeln aufweist. Am Außenumfang jeder der beiden Trommeln befinden sich Nuten zur Aufnahme von Längsabschnitten des Kabels oder des Seils, die daher in Kontakt mit der Oberfläche der jeweiligen Trommel sind. Durch Reibungskräfte wird ein unbeabsichtigtes Gleiten verhindert und die Kraftübertragung auf das Kabel oder Seil ermöglicht. Eine weitere Möglichkeit für die Gestaltung einer zweiten Winde besteht darin, dass diese eine Spillkopf aufweist, die keine einzelnen Nuten zur Aufnahme jeweils eines Längsabschnitts des Kabels oder des Seils aufweist. Vielmehr zeichnen sich Spillköpfe dadurch aus, dass sie in Querschnitten, die auch die Drehachse der Spillkopf enthalten, eine konkav gekrümmte Umfangsfläche aufweisen. Es besteht daher die Tendenz, dass sich das Kabel oder das Seil in die Mitte des konkaven Querschnitts bewegt, wo das Kabel oder das Seil den geringsten Abstand zur Drehachse hat.
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Die zweite Winde stellt eine einfache Möglichkeit zur Aufschaltung der Kompensationsbewegung dar, d.h. zur Ausführung der Kompensationsbewegung zusätzlich zur Sollbewegung. Insbesondere bei Ausführung einer reinen Drehbewegung einer Trommel oder mehrerer Trommeln der zweiten Winde ist die Steuerung und Ausführung der Bewegung der Kompensationsvorrichtung auf einfache Art realisierbar. Entsprechende Steuerungen und Antriebe sind grundsätzlich, mit Ausnahme der Kompensation der Vertikalbewegung, auf dem technischen Gebiet bereits bekannt. Z.B. ist es daher lediglich erforderlich, eine an sich bekannte Steuerung und einen an sich bekannten Windenantrieb so zu modifizieren, dass statt der Sollbewegung die kompensierte Sollbewegung ausgeführt wird.
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Da die zweite Winde (z.B. Friktionswinde) im Kompensationsbetrieb eine andere Bewegung des Kabels oder des Seils als die erste Winde (welche das Kabel oder Seil auf- und abwickeln kann, z.B. Speicherwinde) bewirkt, verändert sich die Länge des Kabels oder des Seils auf dem Weg zwischen der ersten Winde und der zweiten Winde. Da das Kabel oder das Seil auch auf dem Weg von der ersten Winde zu der zweiten Winde vorzugsweise unter Zugspannung zu halten ist (um einen z. B. durch Umlenkelemente definierten Weg einzuhalten), wird vorgeschlagen, eine zusätzliche Ausgleichseinrichtung vorzusehen / zu betreiben, die den zusätzlichen Weg zwischen der Winde zur Verfügung stellt oder die Verkürzung des Weges ermöglicht und dabei das Kabel oder das Seil unter Zugspannung hält bzw. die Zugspannung ermöglicht. Insbesondere hält die Ausgleichseinrichtung das Kabel oder das Seil unter einer Zugspannung, die deutlich kleiner sein kann als die von dem Kabel oder dem Seil aufgrund der Last (angehängte Last und Last durch eigene Masse) auf die zweite Winde ausgeübte Zugkraft. Somit wird die erste Winde von dieser Last entlastet. Für den Längenausgleich kann die Ausgleichseinrichtung eine Bewegungseinrichtung aufweisen.
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Vorzugweise ist die Bewegungseinrichtung eine passive, d.h. nicht von der Steuerung gesteuerte Einrichtung. Z. B. kann die Bewegungseinrichtung mit einer Feder (mechanischen Feder oder vorzugsweise Gasdruckfeder) kombiniert sein, wobei die Feder die Zugspannung des Kabels oder des Seils bei Längenänderung aufrechterhält. Die Feder treibt daher bei Vergrößerung der Länge des Kabels oder Seils die Bewegungseinrichtung an und verursacht z. B. im Fall der unten beschriebenen Ausführungsform mit einer Umlenkeinrichtung somit die Vergrößerung des Abstandes des ersten und zweiten Umlenkelements. Bei Verkleinerung der Länge des Kabels oder Seils wird die Feder von der Bewegungseinrichtung komprimiert.
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Optional kann auch die Ausgleichseinrichtung mit einem gesteuerten Antrieb kombiniert sein, der die entsprechende Ausgleichsbewegung der Ausgleichseinrichtung antreiben kann bzw. antreibt. In diesem Fall ist der Antrieb wiederum mit der Steuerung der Anordnung verbunden, sodass der Antrieb zur Ausführung der Ausgleichsbewegung angesteuert werden kann. Insbesondere reicht es aus, dass die zentrale Steuerung oder die dem Antrieb der Ausgleichseinrichtung zugeordnete Steuereinheit (es gelten die Varianten zur Ausführung der Steuerung als zentrale Steuerung oder mit verteilten Steuereinheiten wie oben beschrieben entsprechend) mit der Information über die auszuführende Kompensationsbewegung zur Kompensation der Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens versorgt wird. Wenn die Steuerung dezentrale Steuereinheiten aufweist, ist dem Antrieb der Ausgleichseinrichtung z.B. eine dritte Steuereinheit zugeordnet. Es sind alternativ alle möglichen Mischformen von zentraler Steuerung und verteilter Steuerung möglich. Z.B. kann eine zentrale Steuerung sowohl den Antrieb der Winde als auch der zweiten Winde ansteuern und kann eine separate Steuereinheit vorgesehen sein, die den Antrieb der Ausgleichseinrichtung ansteuert. Ferner alternativ kann eine gemeinsame Steuereinheit sowohl den Antrieb der zweiten Winde als auch den Antrieb der Ausgleichseinrichtung ansteuern und eine separate Steuereinheit den Antrieb der Winde ansteuern. Dies hat den Vorteil, dass die Information über die Kompensation bzw. die Information über die Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens lediglich der gemeinsamen Steuereinheit von zweiter Winde und Ausgleichseinrichtung zur Verfügung gestellt werden muss.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ausgleichseinrichtung ist eine Umlenkeinrichtung. Demnach weist die Anordnung auf einem Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zu der zweiten Winde eine Umlenkeinrichtung auf, die ein erstes Umlenkelement und ein zweites Umlenkelement aufweist, von denen das Kabel oder das Seil jeweils auf dem Weg von der Winde zu der zweiten Winde umgelenkt wird, wobei die Umlenkeinrichtung mit einer Bewegungseinrichtung kombiniert ist, die in dem Kompensationsbetrieb einen Abstand des ersten Umlenkelements und des zweiten Umlenkelements voneinander vergrößert oder verkleinert, um dadurch in Wegrichtung eine Zugspannung des Kabels oder des Seils aufrechtzuerhalten. Die Umlenkeinrichtung kann daher auch als Expander bezeichnet werden.
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Wenn daher im allgemeinen Fall eine Ausgleichseinrichtung eine Verlängerung des Weges zwischen der Winde und der zweiten Winde bewirkt, um eine Verkürzung des Weges des Kabels oder des Seils von der zweiten Winde zu der Oberfläche des Wasservolumens auszugleichen, dann entspricht dem im speziellen Fall einer Umlenkeinrichtung eine Vergrößerung des Abstandes des ersten und zweiten Umlenkelements. Wenn im allgemeinen Fall die Ausgleichseinrichtung eine Verkürzung des Weges von der Winde zur zweiten Winde bewirkt, um eine Verlängerung des Weges des Kabels oder des Seils von der zweiten Winde zu der Oberfläche des Wasservolumens auszugleichen, dann entspricht dem im speziellen Fall einer Umlenkeinrichtung eine Verkleinerung des Abstands des ersten und des zweiten Umlenkelements.
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Die Ausgleichseinrichtung (insbesondere die Umlenkeinrichtung), die in Kombination mit der zweiten Winde vorhanden ist bzw. betrieben wird, ist insbesondere frei von der Last des Kabels oder des Seils, die das Kabel oder Seil im Wasservolumen auf die zweite Winde ausübt. Die zweite Winde führt die Kompensationsbewegung des Kabels oder des Seils aus, um die Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens zu kompensieren, und übernimmt die Last. Ein Durchrutschen des Kabels oder Seils in Längsrichtung wird von der zweiten Winde verhindert, selbst wenn das Kabel oder Seil auf dem Weg zwischen der zweiten Winde und der ersten Winde nicht unter Zugspannung stehen würde. Die Ausgleichseinrichtung stellt lediglich den entsprechend der Kompensationsbewegung der zweiten Winde erzeugten verlängerten Weg oder verkürzten Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zu der zweiten Winde bei Aufrechterhaltung einer Zugspannung ein. Daher kann die Bewegungseinrichtung, die die Bewegung der Ausgleichseinrichtung ausführt, für eine verhältnismäßig geringe Last bzw. verhältnismäßig geringe maximale Zugkraft des Kabels oder des Seils ausgelegt werden. Im Fall der Umlenkeinrichtung reicht es daher z.B. aus, wenn das erste Umlenkelement und das zweite Umlenkelement durch eine linearbewegliche Bewegungseinrichtung miteinander verbunden sind und somit relativ zueinander linearbeweglich sind, wobei diese Bewegungseinrichtung lediglich eine Zugkraft des Kabels oder des Seils aufbringen muss, um das Kabel oder Seil auf einem definierten Weg verlaufen zu lassen, nicht aber die Last aus dem Wasservolumen. Es reicht daher z.B. aus, wenn die linearbewegliche Bewegungseinrichtung als Gasdruckfeder oder pneumatische Kolben-/Zylindereinheit ausgeführt ist.
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Auf weitere Merkmale der Umlenkeinrichtung wird noch später eingegangen, nachdem im Folgenden eine Umlenkeinrichtung beschrieben wird, die aber in einer anderen Ausführungsform der Anordnung einsetzbar ist bzw. betrieben wird.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Anordnung ohne die zweite Winde beschrieben (im folgenden Teil als erste Ausführungsform der Anordnung bezeichnet, siehe 4, 5). Die Kompensationsvorrichtung dieser Ausführungsform weist eine Umlenkeinrichtung auf, die ein erstes Umlenkelement und ein zweites Umlenkelement aufweist, von denen das Kabel oder das Seil jeweils auf dem Weg von der Winde zu der Oberfläche des Wasservolumens umgelenkt wird. Die Steuerung ist ausgestaltet, in dem Kompensationsbetrieb durch Ansteuern des Kompensationsvorrichtungs-Antriebs einen Abstand des ersten Umlenkelements und des zweiten Umlenkelements voneinander zu vergrößern oder zu verkleinern, wodurch eine Längenänderung des Kabels oder des Seils auf dem Weg des Kabels oder des Seils von der Winde zu der Oberfläche des Wasservolumens bewirkt wird und damit die Vertikalbewegung kompensiert wird.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der Ausführungsform mit der zweiten Winde besteht darin, dass nicht sowohl eine zweite Winde als auch eine Ausgleichseinrichtung verwendet werden bzw. betrieben werden. Vielmehr übernimmt die Umlenkeinrichtung sowohl die Längenänderung als auch die Kompensation. Das Kabel oder das Seil überträgt in seiner Längsrichtung Zugkräfte aufgrund der eigenen Masse und aufgrund der angehängten Messeinrichtung und/oder Probeneinnahmeeinrichtung aus dem Wasservolumen bis zu der Winde. Anders formuliert sind die von dem Kabel oder dem Seil auf dem Weg vom Wasservolumen bis zu der Kompensationsvorrichtung ausgeübte Zugkraft und die von dem Kabel oder dem Seil auf dem Weg von der Kompensationsvorrichtung zu der Winde ausgeübte Zugkraft etwa gleich groß. Bezüglich der Umlenkeinrichtung wirken sich die Zugkräfte als Kräfte auf die Umlenkelemente aus.
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Wie oben bereits für die andere Umlenkeinrichtung erwähnt, kann auch die ohne zweite Winde vorhandene Umlenkeinrichtung eine linearbewegliche Bewegungseinrichtung aufweisen, die eine Relativbewegung der Umlenkelemente voneinander weg oder aufeinander zu ermöglicht. In der hier beschriebenen Ausführungsform ohne zweite Winde muss die Umlenkeinrichtung das Kabel oder Seil bei voller Last umlenken und zusätzlich auch Stellkräfte zur Kompensation aufbringen. Z.B. wird daher eine hydraulisch betriebene Kolben-/Zylindereinheit als Bewegungseinrichtung verwendet/betrieben. Eine solchen Kolben-/Zylindereinheit oder auch eine andere hydraulisch betriebene Bewegungseinrichtung hat gegenüber einer pneumatisch betriebenen Bewegungseinrichtung den Vorteil, dass die Flüssigkeit der Hydraulik die Bewegung nahezu verzögerungsfrei bewirkt, da Flüssigkeiten gegenüber Gasen weitestgehend inkompressibel sind. Die Stellkräfte sind gering, wenn die Vertikalbewegung in Echtzeit kompensiert wird, da in diesem Fall das Kabel oder Seil im Wasservolumen keine zusätzliche, unerwünschte Zugkraft oder Entlastung aufgrund der Vertikalbewegung des schwimmenden Gegenstandes erfährt und die Umlenkeinrichtung (betrachtet über kleine Zeitintervalle, auch während es Einfahrens oder Ausfahrens des Kabels oder Seils durch die Winde) lediglich die Zugspannung zeitlich konstant hält.
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Insbesondere kann die Umlenkeinrichtung, oder bei der Ausführungsform mit der zweiten Winde deren Umlenkeinrichtung, in der Art eines Flaschenzuges ausgestaltet sein (insbesondere ein liegender Flaschenzug sein, d.h. das Kabel oder Seil verläuft davon ausgehend auf dem Weg zum Wasservolumen zunächst nicht in vertikaler Richtung). Das Kabel oder das Seil wird daher jeweils von einer Mehrzahl von ersten Umlenkelementen und/oder jeweils von einer Mehrzahl von zweiten Umlenkelementen umgelenkt, sodass das Kabel oder das Seil auf dem Weg von der Winde zu der Kompensationsvorrichtung mehrfach von einem der ersten Umlenkelemente zu dem zweiten Umlenkelement oder zu einem der zweiten Umlenkelemente und/oder mehrfach von einem der zweiten Umlenkelemente zu dem ersten Umlenkelement oder zu einem der ersten Umlenkelemente verläuft. Mehrere erste Umlenkelemente (soweit mehrere vorhanden sind) sind miteinander gekoppelt und/oder mehrere zweite Umlenkelemente (soweit mehrere vorhanden sind) sind miteinander gekoppelt, sodass der Abstand zwischen dem ersten Umlenkelement oder den ersten Umlenkelementen und dem zweiten Umlenkelement oder den zweiten Umlenkelementen durch die Bewegungseinrichtung gleichzeitig und in gleicher Weise verändert wird. Nach den physikalischen Gesetzen des Flaschenzuges sind die auf die einzelnen zwischen jeweils einem ersten und einem zweiten Umlenkelement verlaufenden Längsabschnitte des Kabels oder des Seils wirkenden Zugkräfte kleiner als die Kraft, mit der die ersten Umlenkelemente und die zweiten Umlenkelemente voneinander entfernt hält und die z. B. von einer Kolben-/Zylindereinheit, einer Gasdruckfeder oder einer mechanischen Feder aufgebracht wird. Da die Anzahl dieser Längsabschnitte größer ist als bei lediglich einem ersten Umlenkelement und lediglich einem zweiten Umlenkelement, ist der erforderliche Stellweg der Bewegungseinrichtung kleiner, um den der Abstand der ersten und der zweiten Umlenkelemente im Kompensationsbetrieb zueinander vergrößert oder verkleinert wird.
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Bei beiden Ausführungsformen der Anordnung (mit und ohne zweite Winde) kann die Umlenkeinrichtung jeweils um eine Drehachse drehbare erste und zweite Umlenkelemente haben, die im Folgenden als erste und zweite Rollen bezeichnet werden. Im Fall mehrerer erster bzw. zweiter Umlenkelemente haben die ersten Rollen bzw. zweiten Rollen jeweils eine gemeinsame Drehachse.
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Das erste und/oder das zweite Umlenkelement hat einen linearen Freiheitsgrad der Bewegung, d.h. das Umlenkelement ist relativ zu der ersten Winde und/oder relativ zu der zweiten Winde (soweit vorhanden) in Längsrichtung des Kabels oder des Seils beweglich, um die Kompensation ausführen zu können. Bei mehreren ersten und/oder zweiten Umlenkelementen gilt dies entsprechend.
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Die oben erwähnte Sollbewegung wird insbesondere durch die Sollgeschwindigkeit als Funktion der Zeit definiert. Vorzugsweise wird daher zur Kompensation der Bewegung der Vertikalbewegung die Sollgeschwindigkeit modifiziert oder korrigiert. Die Geschwindigkeit ist eine Messgröße, die Bewegungssensoren zur Messung der Bewegung des schwimmenden Gegenstandes bestimmen und ausgeben können. Außerdem ist die Geschwindigkeit eine zeitbasierte Größe und daher enthält sie bereits die für die Ausführung der Sollbewegung erforderliche Zeitinformation. Z.B. wird durch die Sollgeschwindigkeit vorgegeben, dass das Kabel mit einem Geschwindigkeitsbetrag von 0,2 m/s ausgefahren werden soll.
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Alternativ kann die Sollbewegung auch unter fortlaufender Vorgabe einer Sollbeschleunigung vorgegeben werden. Dementsprechend kann daher die Sollbeschleunigung modifiziert oder korrigiert werden, um die Bewegung des Gegenstandes zu kompensieren. Auch die Beschleunigung ist eine zeitbasierte Größe. Allerdings können Ungenauigkeiten bei der Umsetzung der modifizierten oder korrigierten Sollbeschleunigung in die tatsächliche Beschleunigung leichter zu Fehlern bei der Kompensation der störenden Bewegung führen, als es bei Verwendung der Sollgeschwindigkeit der Fall ist.
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Wenn von der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung die Rede ist, kann das entsprechende zu übertragende Signal (insbesondere die modifizierte Sollgeschwindigkeit oder modifizierte Sollbeschleunigung oder die entsprechende Korrektur) in unterschiedlicher Weise so ausgestaltet sein, dass es die Information über die Geschwindigkeit oder Beschleunigung enthält. Geschwindigkeits- oder Beschleunigungswerte können sowohl als analoge Signale oder auch z. B. als diskrete digitale Daten abgebildet und übertragen werden. Insbesondere kann das zu übertragende Signal (z. B. zu der Steuerung oder zwischen Steuereinheiten zu übertragende Signal) ein digitales Signal sein, das unmittelbar die Information über die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung enthält. Alternativ kann das zu übertragende Signal ein analoges Signal sein. Z.B. kann ein Frequenzsignal übertragen werden, wobei die Höhe der Frequenz die Größe der Geschwindigkeit bestimmt. Alternativ kann das analoge Signal durch eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom gebildet sein, deren/dessen Größe der Höhe der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung entspricht. Es sind auch andere Arten von Signalen zur Übertragung der Information über die Bewegung möglich, wobei diesen Arten von Signalen gemeinsam ist, dass bereits ein einzelner, zu einem bestimmten Zeitpunkt empfangener Signalwert den momentan gültigen Bewegungswert oder Korrekturwert eindeutig bestimmt. Alternativ ist es aber auch möglich, die Information über die auszuführende Bewegung oder deren Korrektur durch eine Folge oder ein Kontinuum von Signalen zu übertragen. Z.B. kann eine Folge von Impulsen übertragen werden, wobei jeder Impuls einer Positionsdifferenz oder Wegdifferenz entspricht, um die das Kabel eingefahren oder ausgefahren werden soll. Erst aus der Folge der Impulse ergibt sich die Geschwindigkeit. Wenn die Positionsdifferenz oder Wegdifferenz, der ein Impuls entspricht, klein genug gewählt ist, kann eine z.B. der Übertragung von Frequenzsignalen gleichwertige Signalübertragung realisiert werden.
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Aus der Signal-Übertragungstechnik sind weitere Realisierungen zur Übertragung von Bewegungssignalen bekannt, die in der Praxis ebenfalls verwendet werden können.
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Die Steuerung kann einen Sollbewegungs-Eingang oder einen Sollbewegungskorrektur-Eingang aufweisen. Der jeweilige Eingang ermöglicht die Übertragung insbesondere der genannten Signale, die die Information über die Sollbewegung aufweisen. Im Fall des Sollbewegungs-Eingangs empfängt die Steuerung des Antriebes (insbesondere des Antriebsmotors oder der Antriebsmotoren) daher Informationen über die Sollbewegung und setzt diese in eine reale Bewegung des Kabels oder Seils um, indem sie den zumindest einen Antriebsmotor entsprechend steuert. Im Fall eines Sollbewegungskorrektur-Eingangs verfügt die Steuerung bereits über Informationen über die Sollbewegung (z.B. über einen optionalen zusätzlichen Sollbewegungs-Eingang, der z.B. mit einem Computer verbunden sein kann, oder auf Basis von in der Steuerung hinterlegter Bewegungsinformation) und empfängt von einer Recheneinrichtung lediglich die Informationen über die Sollbewegungskorrektur.
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Bei der nicht modifizierten Sollbewegung kann es sich um eine Bewegung zum Ausfahren des Kabels oder Seils oder eine Bewegung zum Einfahren des Kabels oder des Seils handeln. Weiterhin kann die nicht modifizierte Sollbewegung auch Null sein. Daher ist es möglich, die Messeinrichtung und/oder Probenentnahmeeinrichtung über einen längeren Zeitraum an einer Tiefenposition zu halten, indem lediglich Kompensationsbewegungen gemäß der Modifikation der Sollbewegung ausgeführt werden. Entsprechend kann im Fall des Sollbewegungskorrektur-Eingangs eine Sollbewegungskorrektur zur Steuerung übertragen werden, die bei einer Sollruhe (d.h. der Sollbewegung Null des Kabels oder Seils) in eine reale Bewegung umgesetzt wird.
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Die o.g. Fälle a) und b) stellen Alternativen dar, d.h. in dem Fall a) ist der Sollbewegungs-Eingang der Sollbewegung vorhanden und in dem Fall b) ist der Sollbewegungskorrektur-Eingang der Steuerung vorhanden. Dementsprechend berechnet die Recheneinrichtung im Fall a) die modifizierte Sollbewegung und im Fall b) die Sollbewegungskorrektur. Dies schließt wie erwähnt nicht aus, dass die Steuerung im Fall b) auch einen zusätzlichen Sollbewegungs-Eingang aufweist.
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In besonderer Ausgestaltung ist der Bewegungssensor, der die Bewegung der Anordnung und/oder des schwimmenden Gegenstandes misst, ausgestaltet, mit den Informationen über die momentane Bewegung Richtungsinformationen über die Richtung der Bewegung auszugeben, die der schwimmende Gegenstand oder die Anordnung ausführt und die der Bewegungssensor gemessen hat. Dabei berechnet die Recheneinheit aus den Richtungsinformationen die Geschwindigkeitskomponente, mit der sich die Bewegung auf das Ausfahren oder Einfahren des Kabels oder Seils durch den zumindest einen Antriebsmotor oder auf das ruhende Kabel oder Seil auswirkt. Insbesondere kann die Geschwindigkeitskomponente in senkrechter Richtung am Kabelabgangspunkt (dem Punkt, von dem aus sich das Kabel oder Seil geradlinig in das Wasser hinein erstreckt) berechnet werden. Die Recheneinrichtung berechnet dann die entsprechende Sollbewegung oder Sollbewegungskorrektur und gibt das entsprechende Signal an die Steuerung aus.
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Wenn die Steuerung den Sollbewegungskorrektur-Eingang aufweist, über den eine Sollbewegungskorrektur zur Korrektur der Sollbewegung des Kabels (bzw. deren Signale) empfangbar ist, weist die Steuerung insbesondere eine Addiereinrichtung auf, die ausgestaltet ist, die Signale der Sollbewegungskorrektur und der Sollbewegung zu addieren, um die Sollbewegung zu korrigieren. Auf eine vorzeichenrichtige Addition der Sollbewegungskorrektur ist zu achten.
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Drei wesentliche Einrichtungen der Anordnung, die eine rechnerische und/oder signaltechnische Korrektur der Bewegung ermöglichen, können sein: der Bewegungssensor (oder eine Mehrzahl davon), die Recheneinrichtung und die Steuerung. Diese können jeweils separate bautechnische Einheiten sein. Alternativ können zumindest zwei der drei Einrichtungen Teil einer gemeinsamen bautechnischen Einheit sein. Zum Beispiel kann die Recheneinrichtung in ein Gehäuse der Steuerung integriert sein. Es ist auch möglich, dass die Funktionen der Recheneinrichtung und der Steuerung von einem gemeinsamen Computer ausgeführt werden, der zum Beispiel gemäß einem Computerprogramm (das heißt Software) arbeitet. Im Fall a) wird bei Ablauf des Computerprogramms zunächst die modifizierte Sollbewegung berechnet. Im Fall b) wird die Sollbewegungskorrektur berechnet. In beiden Fällen kann zumindest innerhalb der Software eine Schnittstelle identifiziert werden, an der die modifizierte Sollbewegung vorliegt bzw. die Sollbewegungskorrektur vorliegt und die jeweilige berechnete Größe zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Wie bereits zuvor erwähnt kann der Sollbewegungs-Eingang oder der Sollbewegungskorrektur-Eingang der Steuerung aber auch eine physikalische bzw. elektrische Schnittstelle sein, über die ein physikalisches/elektrisches Signal von der Steuerung empfangen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Bewegungssensor Teil der gerätetechnischen Einheit der Steuerung sein, zum Beispiel in ein Gehäuse der Steuerung integriert sein.
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Die erfindungsgemäße Anordnung befindet sich auf einem schwimmenden Gegenstand, z.B. einem Schiff, auf und/oder in dem die Anordnung mit Winde und Kompensationsvorrichtung, der Bewegungssensor und die Recheneinrichtung montiert sind. Optional kann der schwimmende Gegenstand einen Ausleger aufweisen mit einer Umlenkvorrichtung, über die das Kabel oder Seil ins Wasservolumen umgelenkt wird. Z.B. kann der Ausleger drehbar sein, sodass die Umlenkvorrichtung bei Bedarf in eine Position seitlich des Decks und damit über die Wasseroberfläche bewegt werden kann. Wenn die Messeinrichtung und/oder Probenentnahmeeinrichtung wieder soweit eingeholt worden ist, dass sie sich oberhalb des Niveaus der Wasseroberfläche und insbesondere oberhalb des Niveaus des Decks befindet, kann die Einrichtung durch Bewegung des Auslegers auf Deck oder unter Deck verbracht werden.
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Das Kabel oder Seil wird ausgehend von der Winde nicht unmittelbar vertikal in das Wasser ausgefahren. Auch wenn kein Ausleger vorhanden ist, kann gibt es zumindest eine Einrichtung (zumindest die Kompensationsvorrichtung, über die das Kabel oder Seil geführt ist. Dies bedeutet, dass sich das Kabel oder Seil beim Ausfahren, von der Winde aus betrachtet, zunächst über einen Weg hinweg bewegt, die nicht oder nicht ausschließlich vertikal verläuft. Die Recheneinrichtung ist daher insbesondere ausgestaltet, aus den Informationen über die momentane Bewegung des schwimmenden Gegenstandes durch eine Vektorberechnung eine Bewegungskomponente der Bewegung zu berechnen, die sich auf eine Tiefenposition der Messeinrichtung und/oder Probenentnahmeeinrichtung in dem Wasservolumen auswirkt. Z.B. bei einfacher Umlenkung des Kabels ohne Übersetzung, wie es z.B. bei einem Flaschenzug der Fall ist, wirkt sich die vertikale Bewegungskomponente des schwimmenden Gegenstandes unmittelbar in Längsrichtung des Kabels oder Seils an der Kompensationsvorrichtung aus. Hinzukommen können aber noch Korrekturen aufgrund der konkreten geometrischen Anordnung und der auftretenden Bewegung vorgenommen werden. Befindet sich z.B. die Kompensationsvorrichtung seitlich der Längsachse des Schiffes und rollt das Schiff um seine Längsachse, dann hebt oder senkt dies die Kompensationsvorrichtung relativ zur Winde, z. B. wenn sich die Winde unmittelbar über der Längsachse befindet oder sogar auf der Längsachse befindet. In jedem Fall ist für die Korrektur der Sollbewegung des Kabels oder Seils die Bewegungskomponente des schwimmenden Gegenstandes in vertikaler Richtung an dem Kabelabgangspunkt (s.o.) zu ermitteln.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen schematisch:
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1a eine Seitenansicht eines schwimmenden Gegenstandes, z.B. eines Schiffes, mit einer ersten Ausführungsform der Steuerung (die Steuerung empfängt ein bereits korrigiertes Sollbewegungssignal) einer Anordnung zur Messung von Messgrößen und/oder zur Probenentnahme unter Wasser,
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1b eine Seitenansicht eines schwimmenden Gegenstandes, z.B. eines Schiffes, mit einer zweiten Ausführungsform der Steuerung (die Steuerung empfängt ein Sollbewegungskorrektursignal) einer Anordnung zur Messung von Messgrößen und/oder Probenentnahme unter Wasser,
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2 den schwimmenden Gegenstand aus 1 mit einem Teil der Anordnung, wobei zwei Bewegungspositionen des Gegenstandes und die Auswirkungen auf die Tiefenposition der Messeinrichtung im Wasservolumen dargestellt sind,
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3 eine Vektordarstellung zur Erläuterung der für die Tiefenposition der Messeinrichtung relevanten Bewegungskomponente,
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4 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Anordnung mit einer Winde und einer Umlenkeinrichtung als Kompensationsvorrichtung, die die Kompensation der Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens ausführt,
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5 eine Draufsicht auf die in 4 dargestellte Anordnung,
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6 eine zweite Ausführungsform einer Anordnung mit einer ersten Winde zum Auf- und Abwickeln des Kabels oder Seils und einer zweiten Winde als Teil einer Kompensationsvorrichtung zur Kompensation der Vertikalbewegung, wobei auf dem Weg des Kabels oder des Seils zwischen der ersten Winde und der zweiten Winde eine Ausgleichsvorrichtung zum Längenausgleich bei Aufrechterhaltung einer Zugspannung angeordnet ist, die als Umlenkeinrichtung in der Art eines Expanders mit zwei Gruppen von Umlenkelementen ausgestaltet ist, und
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7 eine Draufsicht auf die in 6 dargestellte Anordnung.
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Der in 1a, 1b und 2 dargestellte schwimmende Gegenstand 1, z.B. ein Forschungsschiff, weist z.B. auf Deck eine Kabel-Winde 6 auf, die fest mit dem Gegenstand verbunden ist. Die Kabel-Winde 6 ist eine Winde und hat eine Kabeltrommel 5 und zumindest einen Antriebsmotor 4, der eine Drehbewegung der Kabeltrommel 5 antreibt, wodurch das auf der Kabeltrommel 5 aufgewickelte Kabel 7 ausgefahren oder eingefahren werden kann. Alternativ zu dem Kabel 7 kann ein Seil (z.B. eine Drahtseil) mit daran befestigter Probenentnahmeeinrichtung vorhanden sein. Das Kabel 7 verläuft zu einer Anordnung 11 mit einer Kompensationsvorrichtung, die der Kompensation der Vertikalbewegung des schwimmenden Gegenstandes (z. B. des Seegangshubes) dient. Von der Anordnung 11 wird das Kabel 7 über eine Umlenkrolle 8 seitlich der Außenbegrenzungen des Rumpfes von Gegenstand 1 umgelenkt, sodass das Kabel 7 sich vertikal ins Wasservolumen hineinerstreckt, wenn an dem Kabel 7 eine Messeinrichtung 10 aufgehängt ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Probenentnahmeeinrichtung an dem Kabel 7 oder Seil aufgehängt sein. Wie der vertikale Pfeil mit divergierenden Pfeilspitzen an den entgegengesetzten Enden oberhalb der dargestellten Messeinrichtung 10 andeutet, führt die Drehbewegung der Kabeltrommel 5 zu einer Aufwärtsbewegung oder Abwärtsbewegung der Messeinrichtung 10 innerhalb des Wasservolumens, dessen Wasseroberfläche seitlich des Rumpfes von Gegenstand 1 durch gewellte Linien angedeutet ist. Alternativ zu den schematischen Darstellungen in 1a und 1b kann sich die Anordnung ganz oder teilweise innerhalb des schwimmenden Gegenstandes befinden, z. B. innerhalb eines Schiffskörpers.
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Der zumindest eine Antriebsmotor 4 der Kabel-Winde 6 und zumindest ein Antrieb (z.B. Antriebsmotor und/oder Kolben-/Zylindereinheit) der Anordnung 11 werden durch eine Steuerung gesteuert, die wie in 1a dargestellt eine verteilte Steuerung mit Steuereinheiten 3a, 3b sein kann, oder wie 1b dargestellt eine zentrale Steuerung 3 sein kann. Ferner ist ein Bewegungssensor 2 fest mit dem Gegenstand 1 verbunden, sodass der Bewegungssensor 2 Bewegungen des Gegenstandes 1 mit ausführt. Dies ermöglicht es ihm, die Bewegungen des Gegenstandes 1 zu messen. Z.B. misst der Bewegungssensor 2 sämtliche sechs möglichen Freiheitsgrade der Bewegung. Er ist in dem Ausführungsbeispiel über eine Signalverbindung mit einer Recheneinrichtung 9 verbunden, wie ein Pfeil zwischen dem Bewegungssensor 2 und der Recheneinrichtung 9 andeutet. Der Beginn des Pfeils entspricht einem Signalausgang des Bewegungssensors 2 und das Ende des Pfeils mit der Pfeilspitze entspricht einem Signaleingang der Recheneinrichtung 9. Der Bewegungssensor 2 und die Recheneinrichtung 9 können Teile einer gemeinsamen Einheit 15 bilden. Das von dem Bewegungssensor 2 zu der Recheneinrichtung 9 übertragene Signal kann ein reines Bewegungssignal sein, das die Information über die gemessene Bewegung enthält. In diesem Fall kann die Recheneinrichtung 9 daraus das Korrektursignal erzeugen. In einem anderen Fall kann der Bewegungssensor 2 bereits das Korrektursignal zu der Recheneinrichtung 9 übertragen, das von dieser dann weiter verarbeitet werden kann.
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Im Ausführungsbeispiel der 1a weist die Recheneinrichtung 9 einen weiteren Signal-Eingang auf, über den sie das noch unkorrigierte Sollbewegungssignal von einer Einstelleinrichtung 12 empfangen kann und z. B. mittels eines Addierers mit dem Korrektursignal addieren kann. Bei der Einstelleinrichtung, die die unkorrigierte Sollbewegung vorgibt, kann es sich um eine beliebige geeignete Einrichtung handeln, zum Beispiel um einen Computer oder um eine manuelle Bedieneinrichtung, wie zum Beispiel einen Hebel. Alternativ kann z. B. die Recheneinrichtung 9 die unkorrigierte Sollbewegung selbst erzeugen.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1a ist die Recheneinrichtung 9 über eine weitere Signalverbindung mit der Steuereinheit 3a verbunden, wie ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist. Der Beginn dieses Pfeils entspricht einem weiteren Signalausgang, der ein Signalausgang der Recheneinrichtung 9 ist. Das Ende des Pfeils mit der Pfeilspitze entspricht einem Eingang der Steuereinheit 3a, die der Steuerung der Anordnung 11 dient. Der Eingang der Steuereinheit 3a ist ein Sollbewegungs-Eingang zum Empfangen der Information über die bereits korrigierte Sollbewegung.
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Die Einstelleinrichtung 12 weist einen weiteren Signalausgang auf, über den sie das unkorrigierte Sollbewegungssignal zu der Steuereinheit 3b überträgt, welche den zumindest einen Antriebsmotor der Winde 6 ansteuert. Hierfür wird die Information über die Korrektur der Vertikalbewegung nicht benötigt, da die Ausführung der Korrektur von der Winde 6 mechanisch getrennt ausgeführt wird, nämlich von der Anordnung 11.
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Die Steuereinheit 3a, die das korrigierte Sollbewegungssignal erhält, erzeugt daraus entsprechende Steuersignale zur Steuerung der Anordnung 11. Wenn die Anordnung 11 außerdem noch eine Ausgleichseinrichtung aufweist, die entsprechend der Korrektur (Kompensation) der Vertikalbewegung anzusteuern und anzutreiben ist, wozu aber nicht die Information über die unkorrigierte Sollbewegung benötigt wird, kann z.B. von der Einstelleinrichtung 12 zusätzlich die Information über die unkorrigierte Sollbewegung zu der Steuereinheit 3a übertragen werden, sodass diese auch die Ausgleichseinrichtung bzw. deren Antrieb ansteuern kann. Alternativ kann anders als in 1a dargestellt erst die Steuereinheit 3a aus dem Signal über die unkorrigierte Sollbewegung und aus dem Korrektursignal die Information über die korrigierte Sollbewegung erzeugen.
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Im Ausführungsbeispiel der 1b weist die zentrale Steuerung 3 einen weiteren Signal-Eingang auf, über den sie das noch unkorrigierte Sollbewegungssignal von der Einstelleinrichtung 12 empfängt. Die Steuerung 3 weist im Ausführungsbeispiel der 1b einen Addierer 13 auf, der das Sollbewegungskorrektursignal zu dem unkorrigierten Sollbewegungssignal hinzu addiert, so dass die Sollbewegung korrigiert wird. Aus dem unkorrigierten Sollbewegungssignal erzeugt die zentrale Steuerung 3 die Steuersignale zur Ansteuerung des zumindest einen Antriebsmotors 4 der Winde 6. Außerdem gibt die zentrale Steuerung 3 entsprechend dem Ausgangssignal des Addierers 13 Steuersignale zur Ansteuerung des Antriebs der Kompensationsvorrichtung aus, die Teil der Anordnung 11 ist. Wenn die Anordnung 11 außerdem eine Ausgleichseinrichtung aufweist, die aktiv (d.h. gesteuert) angetrieben ist, erzeugt die zentrale Steuerung 3 aus dem von der Recheneinrichtung 9 empfangenen Korrektursignal oder aus dem von ihr selbst erzeugten Korrektursignal entsprechende Steuersignale.
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Wenn sich der Gegenstand 1 (z. B. aus 1a oder 1b) nicht relativ zum Wasservolumen bewegt, kann der Antriebsmotor 4 gesteuert durch die Steuerung das Kabel 7 ausfahren oder einfahren, sodass die Messeinrichtung 10 in eine gewünschte Tiefenposition unter der Wasseroberfläche gebracht werden kann und/oder ein gewünschter Tiefenbereich des Wasservolumens optional entsprechend einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit von der Messeinrichtung 10 durchfahren werden kann. Die Messeinrichtung 10 weist z.B. mehrere Messgeräte auf, um entsprechende physikalische Größen wie Salzgehalt und Temperatur des Wassers zu messen. Alternativ oder zusätzlich kann sie Proben nehmen.
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Wenn jedoch der schwimmende Gegenstand 1 sich wie in 2 angedeutet relativ zum Wasservolumen bewegt, kann dies Auswirkungen auf die Tiefenposition der Messeinrichtung 10 haben. In dem dargestellten Beispiel führt der Gegenstand 1 eine Rollbewegung um eine senkrecht zur Figurenebene durch den Drehpunkt M verlaufende Drehachse aus. Eine dementsprechend gedrehte Position des Gegenstandes 1 mit der Winde 6 ist durch gestrichelte Linien dargestellt. Dadurch erhält das Kabel 7 einen anderen Verlauf in seinem Abschnitt zwischen der Kabeltrommel 5 und der Umlenkrolle 8. Aus Sicht der Kabeltrommel 5 jenseits der Umlenkrolle 8 stimmt die Richtung der Erstreckung des Kabels 7 zwar noch mit der Richtung vor der Ausführung der Bewegung überein und ist lediglich parallel versetzt worden. Die Umlenkrolle 8 hat sich jedoch gesenkt und daher hat sich auch die Messeinrichtung 10 nach unten bewegt, d.h. nimmt nicht mehr dieselbe Tiefenposition wie zuvor ein.
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3 veranschaulicht vergrößert, d.h. nicht in demselben Maßstab wie in der Darstellung in 2, die von dem Bewegungssensor 2 und die von der Messeinrichtung 10 ausgeführten Bewegungen. Während sich der Bewegungssensor 2 nach schräg rechts oben bewegt hat (Vektor A), hat sich die Messeinrichtung 10 wegen des größeren Abstandes zur Drehachse durch Punkt M um einen Bewegungsvektor B größerer Länge als Vektor A nach links unten bewegt. Dieser Bewegungsvektor B lässt sich durch Vektorzerlegung in einen in vertikaler Richtung nach unten verlaufenden Vektor C und einen in horizontaler Richtung nach links verlaufenden Vektor D zerlegen. Relevant ist für die Tiefenposition lediglich der Vektor C.
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Der Bewegungssensor 2 misst die Bewegung und gibt über seinen Signalausgang fortlaufend (kontinuierlich, z. B. analog, oder wiederholt, z. B. digital mit ausreichender Taktrate, vorzugsweise mindestens das 10-fache der höchsten seegangsbedingten Bewegungsfrequenz) Informationen über seine momentane Bewegung und damit die Bewegung des schwimmenden Gegenstandes 1 aus. Diese Informationen werden über den Signaleingang von der Recheneinrichtung 9 empfangen. Unter Berücksichtigung der Geometrie der Anordnung, insbesondere in dem in 2 und 3 dargestellten Fall der Abstände von der Drehachse, berechnet die Recheneinrichtung 9 aus den über den Signaleingang empfangenen Informationen entweder eine modifizierte Sollbewegung, durch deren Modifikation die von dem Bewegungssensor 9 gemessene Bewegung kompensiert wird, oder eine Sollbewegungskorrektur, durch die die von dem Bewegungssensor 9 gemessene Bewegung kompensiert wird, wenn die Steuerung 3 die Sollbewegung korrigiert (wie im Fall der 1). Die Recheneinrichtung überträgt das Ergebnis der Berechnung wiederum fortlaufend (insbesondere kontinuierlich, z. B. analog, oder wiederholt, z. B. digital mit ausreichender Taktrate, vorzugsweise das 10-fache der höchsten seegangsbedingten Bewegungsfrequenz) zu der Steuerung, welche entweder die modifizierte Sollbewegung berechnet oder zunächst eine Sollbewegungskorrektur vornimmt und dann die korrigierte Sollbewegung berechnet.
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Im Fall des Ausführungsbeispiels von 2 und 3 berechnet die Berechnungseinrichtung 9 aus den Bewegungsinformationen, die dem Bewegungsvektor A entsprechen, die Bewegungskomponente des Bewegungsvektors B gemäß Vektor C. Dabei können die in 3 dargestellten Vektoren auch als Geschwindigkeitsvektoren der momentanen Bewegung aufgefasst werden. In diesem Fall berechnet die Berechnungseinrichtung 9 zu dem dargestellten Bewegungszeitpunkt den Korrekturvektor der Bewegung, indem sie den Vektor C ermittelt, das Vorzeichen des Vektors C umkehrt und zur Modifikation der Sollbewegung verwendet oder entsprechende Informationen darüber als Sollbewegungskorrektur ausgibt.
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Da sowohl die Messung der Bewegung durch den Bewegungssensor 2, die Berechnungen der Berechnungseinrichtung 9 als auch die Steuerungsaktion der Steuerung 3 mit vernachlässigbar kleiner Zeitverzögerung ausgeführt werden, kann die Bewegung des Kabels 7 in Echtzeit korrigiert werden. Dies schließt den Fall mit ein, dass die nicht modifizierte oder unkorrigierte Sollbewegung Null ist. Es kann aber auch eine gewünschte Sollbewegung des Kabels 7 und damit der Messeinrichtung 10 korrigiert werden.
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Die in 4 und 5 gezeigte erste Ausführungsform einer Anordnung weist rechts in den Figuren eine Kabeltrommel 5 auf, bei der es sich z.B. um die Kabeltrommel 5 aus 1a oder 1b handeln kann. Die Kabeltrommel 5 ist Bestandteil einer Winde, d.h. das Kabel wird durch Drehen der Kabeltrommel 5 um ihre senkrecht zu der Figurenebene in 4 verlaufende Drehachse gedreht und je nach Drehrichtung wird dadurch das Kabel auf der Kabeltrommel 5 aufgewickelt oder von ihr abgewickelt. Durch Pfeile in 4 und 5 ist der Fall dargestellt, dass das Kabel auf der Kabeltrommel 5 aufgewickelt wird. Dementsprechend wird die am anderen Ende des Kabels befestigte Messeinrichtung oder Probenentnahmeeinrichtung in dem Wasservolumen nach oben bewegt.
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In der Mitte und links in 4 und 5 befindet sich eine Kompensationsvorrichtung, die als Umlenkeinrichtung 20 ausgeführt ist und bei dem Ausführungsbeispiel in 1a und 1b z.B. die Anordnung 11 bildet. Die Umlenkeinrichtung 20 weist ein Gruppe von ersten Umlenkelementen 21 und ein Gruppe von zweiten Umlenkelementen 22 auf. Die Gruppen sind jeweils als Scheiben ausgestaltet, die auf einer gemeinsamen Drehachse drehbeweglich gelagert sind und das Kabel 7 jeweils in entgegengesetzte Richtung umlenken. Aus der Seitenansicht in 4 z.B. ist erkennbar, dass das von links kommende Kabel 7, das abgeschnitten dargestellt ist und in das Wasservolumen hineinführt, nach rechts auf die Oberseite der linken Gruppe von Umlenkelementen 22 geführt ist, zunächst jedoch noch nicht umgelenkt wird und weiter nach rechts zu der Oberseite der Gruppe der rechten Umlenkelemente 21 geführt ist. Von dort wird das Kabel 7 erstmals von einem der rechten Umlenkelemente 21 entlang dem Außenumfang des Umlenkelements 21 in die entgegengesetzte Richtung umgelenkt und führt an der Unterseite des Umlenkelements 21 zu der Unterseite eines der Gruppe der rechten Umlenkelements 22, wo es erneut in die entgegengesetzte Richtung umgelenkt wird. Aus der Draufsicht in 5 ist erkennbar, dass das Kabel 7 in dem Ausführungsbeispiel insgesamt viermal von einem aus der Gruppe der rechten Umlenkelemente 21 und viermal von einem aus der Gruppe der linken Umlenkelemente 22 in die entgegengesetzte Richtung umgelenkt wird.
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Die Umlenkelemente 21, 22 der Umlenkeinrichtung 20 können jeweils an ihrem Außenumfang eine Nut zur Aufnahme des Kabels 7 aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel weist jedes Gruppe vier Umlenkelemente 21, 22 auf, wobei eine fünfte Rolle mit umlaufender Nut nicht zum Umlenken des Kabels 7 in die entgegengesetzte Richtung genutzt wird. Die fünfte Rolle bzw. Nut dient lediglich der Führung des Kabels von dem Wasservolumen zu der rechten Gruppe von Umlenkelementen 21 bzw. der Führung des Kabels 7 von der linken Gruppe von Umlenkelementen 22 zu der Kabeltrommel 5.
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Wie aus der schematischen Seitenansicht der 4 erkennbar ist, sind die beiden Gruppen von Umlenkelementen 21, 22 mechanisch über eine Kolben-/Zylindereinheit 24 miteinander gekoppelt. Die Einheit 24 kann angesteuert durch eine nicht näher dargestellte Steuerung und gestellt durch eine nicht dargestellte Stelleinrichtung (z.B. eine Hydraulikpumpe) den Abstand der Drehachsen der beiden Gruppen von Umlenkelementen 21, 22 voneinander verändern. Dadurch wird im Kompensationsbetrieb die Kompensation der Vertikalbewegung der Anordnung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens durchgeführt. Die einzelnen Umlenkelemente 21, 22 führen entsprechende Drehbewegungen zur Kompensation und zum Längenausgleich aus.
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Bei der Ausführungsform der 4 und 5 steht das Kabel 7 durchgehend über den Weg aus dem Wasservolumen bis zu der Kabeltrommel 5 unter der gleichen Zugspannung. Dies ist bei der im Folgenden anhand von 6 und 7 beschriebenen zweiten Ausführungsform anders.
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Die Anordnung gemäß 6 und 7 (zweite Ausführungsform der Anordnung) unterscheidet sich von der in 4 und 5 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die in Längsrichtung des Kabels 7 auf die Kabeltrommel 5 der Winde folgende Umlenkeinrichtung 30 nicht die Kompensationsvorrichtung ist, welche die Kompensation der Vertikalbewegung ausführt, sondern ein Expander ist, der lediglich eine geringe Zugspannung des Kabels 7 aufrechterhält. Die Umlenkeinrichtung 30 dient daher lediglich dem Ausgleich von Längenänderungen zwischen einer Kompensationsvorrichtung 36 und der Kabeltrommel 5. Sie weist wiederum eine Kolben-/Zylindereinheit 34 auf, die jedoch z.B. als Gasdruckfeder oder gesteuerte pneumatische Einheit ausgestaltet sein kann. Bezüglich der Führung des Kabels 7 auf seinem Weg zu der Kabeltrommel 5 ist die Funktion der Gruppen von Umlenkelementen 31, 32 jedoch die gleiche wie bei den Gruppen von Umlenkelementen 21, 22 der in 4 und 5 dargestellten Umlenkeinrichtung 20.
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Die Kompensationsvorrichtung 36 ist in dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel als Spillkopf ausgestaltet. Alternativ könnte die Kompensationsvorrichtung als Umlenkeinrichtung mit zwei Umlenkelementen ausgestaltet sein, z.B. als Friktionswinde. Dies bedeutet, dass z.B. statt der Spillkopf in 6 und 7 eine zweite Umlenkeinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Umlenkelement vorgesehen sein kann. Im Fall der Friktionswinde sind jedoch nicht Gruppen von auf derselben Drehachse drehbar gelagerten und relativ zueinander drehbeweglichen Umlenkelementen vorhanden (wie es in den 4 bis 7 der Fall ist) sondern insgesamt lediglich zwei Trommeln oder Rollen mit mehreren Nuten zur Aufnahme von halben Windungen des Kabels oder Seils. Alle Nuten desselben Umlenkelements bewegen sich mit derselben Drehgeschwindigkeit.
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Wie auch in 4 und 5 ist in 6 und 7 der Vorgang durch Pfeile angedeutet, bei dem das Kabel 7 auf der Kabeltrommel 5 aufgewickelt wird.
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An den dargestellten Ausführungsbeispielen können diverse Änderungen vorgenommen werden, z.B. kann statt dem Kabel ein Seil auf- und abgewickelt werden. Außerdem kann die Anzahl der Umlenkelemente pro Gruppe verschieden sein. Ferner ist eine Kompensation der Vertikalbewegung relativ zur Oberfläche des Wasservolumens auch dann möglich, wenn das Kabel oder Seil auf der Trommel 5 weder aufgewickelt noch abgewickelt wird. In diesem Fall würde bei der Ausführungsform der 4 und 5 dennoch eine entsprechende Bewegung der Kolben-/Zylindereinheit stattfinden und dadurch die Kompensation durchgeführt werden, wobei gleichzeitig das Kabel auf konstanter Zugspannung gehalten wird. Bei der Ausführungsform der 6 und 7 würde die zweite Winde die Kompensation durchführen und die Umlenkeinrichtung 30 die Längenänderung ausgleichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- schwimmender Gegenstand
- 2
- Bewegungssensor
- 3
- Steuerung
- 3a, 3b
- Steuereinheiten
- 4
- Antriebsmotor
- 5
- Kabeltrommel
- 6
- Kabel-Winde
- 7
- Kabel
- 8
- Umlenkrolle
- 9
- Recheneinrichtung
- 10
- Messeinrichtung
- 11
- Anordnung mit Kompensationsvorrichtung
- 12
- Einstelleinrichtung
- 13
- Addierer
- 15
- Einheit mit Bewegungssensors 2 und Recheneinrichtung 9
- 20
- Umlenkeinrichtung
- 21, 22
- Umlenkelemente
- 24
- Kolben-/Zylindereinheit
- 30
- Umlenkeinrichtung
- 31, 32
- Umlenkelemente
- 34
- Kolben-/Zylindereinheit
- 36
- Kompensationsvorrichtung
- A, B, C, D
- Vektoren
- M
- Drehpunkt
