DE11968C

DE11968C - Elektrischer hydrometrischer Flügel

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Description

1879.

Klasse 42.

ANDREAS RUDOLF HARLACHER in PRAG. Elektrischer hydrometrischer Flügel.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 28. December 1879 ab.

Die Hauptbestandteile, Fig. 1, des neuen Apparates, welcher auf einem vor Anker liegenden Doppelponton, Fig. 2, gehandhabt wird, sind:

die Stange oder Röhre A,

der eigentliche hydrometrische Flügel B,

die Rolle D,

das Kabel C,

die Trommel E,

die Batterie F, und

die Zähl- und Registrirapparate G.

Fig. ι zeigt die ganze Aufstellung des Apparates, welche mit Hülfe eines Doppelpontons geschieht. Die Röhre A₁ deren Querschnitt in Fig. 3 und 6 ersichtlich ist, steht vertical, mit der Nuth oder Spalte stromabwärts. Sie ist in den Flufsgrund eingebohrt. Die Anordnung gestattet, dafs sie, je nach der Beschaffenheit der Sohle, verschieden tief in diese eindringen kann; denn die Tiefenmessung geschieht nicht mit der Stange, sondern mit dem Kabel, an dem der Flügel hängt. Die Röhre trägt oben ein Visir b, welches so gestellt wird, dafs seine Visirlinie normal zur Flügelaxe steht. Mittelst eines Hebels α dreht man die Röhre so, dafs die Visirlinie in das Querprofil fällt, und befestigt sie alsdann. Der hydrometrische Flügel B ist an irgend einer Stelle zwischen Wasserspiegel und Sohle gezeichnet. Er ist mittelst eines Kabels C, das durch das Innere der Röhre führt, aufgehängt; dieses geht über eine Rolle D, die oben auf die Röhre aufgesetzt wird, zur Trommel E, auf der es aufgewickelt ist. Auf einem Tisch befindet sich der elektrische Tourenzähler und der Chronograph, unter demselben die Batterie F (eine Chromkette); ferner sieht man die Leitungsdrähte zwischen Trommel, Batterie und Zählapparaten G.

Bei verschiedenen Tiefen benutzt man eine und dieselbe Stange, wobei man die Trommel, mit der man allein zu operiren hat, in einer der bequemen Handhabung entsprechenden Höhe an die Röhre befestigt.

■ Der hydrometrische Flügel B (s. Fig. 1, 4, 5, 6 und 7), umfafst mit seiner cylindrischen Hülse h die Röhre, Fig. 6. Damit die Hülse nicht durch den Wasserstofs an die Röhre angeprefst wird, ist sie mit Rollen r versehen, mittelst deren sie wie ein Wagen längs der Röhre läuft. Die gleitende Reibung, die bei der Verschiebung entstehen und diese hindern würde, ist in eine rollende umgewandelt. Die hinteren Rollen sind federnd.

Das Fluviometer trägt hinten ein einem Steuerruder ähnlich sehendes Gegengewicht, ferner unten eine runde Scheibe s. Die Anbringung dieser hat den Zweck:

a) dafs der Flügel der Sohle nicht zu nahe kommt und daher nicht beschädigt wird;

b) dafs das Mafs, um welches die Flügelaxe bei der tiefsten Lage (diese ist erreicht, wenn die Scheibe auf dem Boden aufruht) höher liegt als die Sohle, ein bestimmtes, bekanntes ist; es ist der Höhenunterschied zwischen der Axe des Flügels und der Unterkante der Scheibe;

c) dafs das Ganze beschwert wird, um das Hinunterlassen zu erleichtern.

Auf der anderen Seite trägt das Fluviometer ein Gehäuse g, welches geöffnet werden kann und welches die Axe des Flügels mit der Contactvorrichtung enthält. Die Axe ist vorn mit dem eigentlichen Flügelrad mit schraubenförmigen Schaufeln versehen.

Die Aufhängung des Fluviometers ist in den Fig. 6 und 7 ersichtlich. Ein Arm α geht von der Hülse desselben durch die Nuth der Röhre in deren Inneres und ist in der Mitte mit einer cylindrischen Erweiterung e versehen. In dieser befindet sich der Messingcylinder m mit dem Messingkolben m_s. Auf diesem, bezw. auf dessen Rand, lastet das Gewicht des Flügels. Auf den Messingstab M₁ wird das Oehr ο geschraubt. Die Verbindung mit dem Kabel geschieht . durch eine Schlinge.

Die Axe des Flügels hat einen Daumen d, welcher während jeder Umdrehung mit der Feder / in Berührung kommt, Fig. 4, und Stromschlufs erzeugt. Während der Dauer des Stromschlusses sind die Anker der Zählapparate angezogen. Die Dauer des Stromschlusses und diejenige der Stromunterbrechung betragen je ungefähr die Hälfte der Dauer einer Umdrehung der Axe. Das Wasser hat in das Gehäuse und zur Contactstelle Zutritt.

Die Contactfeder ist vom Körper des Flügels isolirt und kann mit einer Schraube i, die durch Anbringung eines Elfenbeinknopfes von jener isolirt ist, etwas verstellt werden. Der elektrische Strom geht von der Contactstelle durch die Feder zu' einer der beiden Schrauben k. Von da führt ein vom Instrument isolirter Leitungsdraht / um den cylindrischen Theil herum und durch die Nuth der Röhre zum Messingkolben m_%, welcher ebenso, wie der Messingcylinder, mit einer isolirenden Schicht umgeben ist und von wo der Strom in das Kabel über- und zur Trommel geht, während der Rückstrom von dieser in die Röhre, durch die Rollen in das Instrument und durch das Lager x, Fig. 6, in die Axe übergeführt wird.

Der automatische Grundanzeiger beruht auf folgender Einrichtung. -In dem cylindrischen Raum e, Fig. 7, befindet sich eine Spiralfeder, welche durch das Gewicht des Flügels zusammengeprefst wird und das Bestreben hat, sich auszudehnen bezw. den Messingkolben nach unten zu drücken. Dies geschieht in der That, wenn beim Hinunterlassen des Instrumentes dessen Scheibe auf den Boden aufstöfst. In dem Moment des Aufstofsens giebt das Kabel etwas nach, der Messingkolben wird nach unten geschoben, hierbei kommt er seitlich und unten mit der Messinghülse ni_s und dadurch mit dem Körper des Instrumentes in leitende Berührung. Hierdurch entsteht fortwährend Stromschlufs, da der Strom schon an der erwähnten Stelle in den Körper übergeht und nicht erst den Weg zur Contactstelle macht. In dem Augenblick also, wo die Scheibe auf den Boden aufstöfst, bleiben die Anker der Zählapparate an den Magneten fortwährend angezogen, und trotzdem der Flügel rotirt, werden seine Umdrehungen nicht markirt. Spannt man aber das Kabel durch eine geringe Drehung der Trommel, so wird die Spiralfeder wieder zusammengeprefst; der Messingkolben hebt sich und verliert, der isolirenden Schicht wegen, den Contact mit dem Instrument. Der Stromschlufs erfolgt jetzt durch den Daumen der Flügelaxe und wiederholt sich während jeder Umdrehung.

Die Trommel ist in den Fig. 8, 9, 10, 11, 12 und 13 dargestellt. Eine Hülse h wird an die Röhre angeschraubt; das Trommelgestell hat einen Zapfen z, welcher in das im rückwärtigen Theile der Hülse befindliche Lager eingesetzt wird. Diese Anordnung hat den Zweck, dafs sich die Trommel behufs regelrechter Auf- und Abwickelung ein wenig um diesen Zapfen drehen kann.

Auf das eine Ende der Axe der Trommel ist eine Kurbel k aufgesetzt, die zum Hinaufziehen des Flügels dient, wobei das Kabel, dessen Ende mittelst eines Hakens an die hölzerne, mit schraubenförmigen Rinnen versehene Trommel befestigt ist, aufgewickelt wird.

Der Flügel hat das Bestreben, durch die Wirkung seines eigenen Gewichtes hinunter zu fallen; diese Fallbewegung wird dadurch gehindert, dafs die Windflügelaxe W₁ mittelst des Arretirhebels α gebremst wird. Beim Hinunterlassen des Flügels nämlich drücken die Zähne des mit der Trommelaxe fest, verbundenen Sperrrades r_x auf einen Sperrhaken, welcher das Zahnrad r\ mitnimmt. Dieses dreht sich nun eben so schnell wie die Trommel und setzt die !anderen Räder des Uhrwerkes r_% und r\, r_s und r\ und r± in Bewegung; die Axe des letzten Rades trägt die verstellbaren Windflügel W₂- Befindet sich der Flügel in irgend einer Höhenlage und rückt man am Arretirhebel a, so beginnt seine Fallbewegung, die Drehung der Trommel, des Räderwerkes und der Windflügel. Diese hemmen und reguliren die Fallbewegung und bewirken, dafs sie sehr bald eine constante Geschwindigkeit annimmt. Da die Windflügel verstellbar sind, so kann man die Senkung des Flügels mit verschiedener Geschwindigkeit vor sich gehen lassen.

In einem beliebigen Moment kann man die Senkung des Flügels durch den Arretirhebel plötzlich aufhalten; anderenfalls gleitet er so weit hinunter, bis die Scheibe auf den Boden aufzuruhen kommt, in welchem Moment der selbstthätige Grundanzeiger in Wirksamkeit kommt.

Beim Aufziehen des Instrumentes mit der Kurbel gleitet der Sperrhaken rückwärts über das Sperrrad T₁, welches sich mit der Trommel dreht, während r^l _y und das ganze Räderwerk sammt Windflügel sich nicht drehen; das Zahnrad τ-¹ sitzt nämlich lose auf der Hülse oder Nabe des Sperrrades r_x. Da der Zeiger Z₁, welcher sich über das Zifferblatt % bewegt, auf die Nabe des Zahnrades r₂ aufgesetzt ist, so bleibt er beim Aufziehen stehen.

Bei der Senkung des Flügels dreht er sich eben so schnell wie die Trommel. Zeiger und Zifferblatt dienen dazu, um ablesen zu können, um wieviel sich der Flügel gesenkt hat; da nämlich die Trommel, in der Mittellinie des Kabels gemessen, einen Umfang von 1 m hat und das Zifferblatt in 100 Theile getheilt ist, so entspricht der Bewegung des Zeigers von einem Theilstrich zum nächsten 1 cm, vom 10. zum 10. ι dem Senkung; eine Umdrehung des Zeigers giebt 1 m Senkung. Die ganze Tiefe läfst sich auch genau messen; man stellt den Flügel so, dafs seine Axe im Wasserspiegel liegt, und den Zeiger auf Null. Alsdann läfst man denselben bis auf den Grund hinunter und liest z. B. 0,39 am Zeiger ab; hat man sich gemerkt, dafs der Zeiger sich z. B. viermal ganz umdrehte, so liegt nun die Flügelaxe 4,39 m unter dem Wasserspiegel. Addirt man hierzu die Höhendifferenz zwischen Flügelaxe und Unterkante der Scheibe, so hat man die ganze Tiefe.

Dabeiist es ganz gleichgültig, wie tief die Stange in den Boden eingedrungen ist.

Die Uebertragung des elektrischen Stromes geschieht auf folgende Weise. Vom Ende des auf die Trommel aufgewickelten Kabels läuft ein Leitungsdraht / zu einem Messingring m, Fig. io und ii, welcher in die Nabe der hölzernen Trommel eingelassen ist und sich daher mit dieser umdreht. Auf dem Ring schleift eine Feder /, mit der die Klemme (2) verbunden ist; auf diese Weise ist die leitende Verbindung des Kabelrades mit der Klemme (2) hergestellt. Die Klemme (1) dagegen steht mit dem Körper des Gestelles und dadurch mit der Röhre in leitender Verbindung. Führt man von der Klemme (1) einen Draht zum Zählapparat, einen zweiten vom Zählapparat zur Batterie und einen dritten von der Batterie zur Klemme (2), so ist der Schliefsungskreis des Stromes hergestellt. Während jeder Umdrehung des Flügels erfolgt einmal Stromschlufs und Anziehen der Anker und sodann Stromunterbrechung und Entfernung der Anker durch die Abreifsfedern.

Die Zählung der einzelnen Umdrehungen erfolgt mit dem elektrischen Tourenzähler mit zwei Zifferblättern, welcher an Ort und Stelle die Anzahl der Umdrehungen in einer gewissen Zeit giebt; gleichzeitig geschieht ihre Registrirung mit dem Chronographen. Mittelst Feder und Tinte schreibt der Chronograph die Umdrehungen des Flügels nach Fig. 14 auf, welche die Schrift in verjüngtem Mafsstab wiedergiebt.

Beim Stromschlufs wird die Linie AB, bei der Stromunterbrechung die Linie B C geschrieben, Fig. 15. AC bedeutet also eine Umdrehung. Die Umdrehungen in einer gewissen Zeit können auf dem Streifen abgezählt werden. ' Der Hauptzweck der Anwendung des Chronographen ist jedoch der, dafs, fufsend auf der Thatsache, wonach sich der Papierstreifen dieses Instrumentes mit vollkommener Regelmäfsigkeit, d. i. mit constanter Geschwindigkeit bewegt, wonach also in jeder Secunde genau gleichviel Papierstreifen abgewickelt wird, aus den Längen A C der auf einander folgenden Umdrehungen deren Zeitdauer berechnet werden kann; demnach auch die Geschwindigkeit des Wassers während der letzteren. Auf diese Weise erhält man die Aenderungen der Geschwindigkeit in einem und demselben Punkte und kann man die Geschwindigkeitscurveh auftragen, was vorher nicht möglich war.

Die Verticalbewegung (Senkung) des Flügels und die Tiefen werden mit der zweiten Feder des Chronographen in der Weise registrirt, dafs bei jedem Centimeter derselben ein Zeichen gegeben wird. Das Zahnrad r\ dreht sich zehnmal schneller als die Trommel; dasselbe hat auf der Seite eine Scheibe s,,Fig. 12 und 13, auf welcher während der Drehung beständig eine Feder schleift. Die Scheibe ist in zehn Theile getheilt; . in neun Theilpunkten sind aus nicht leitendem Material bestehende Arme α angebracht, ferner ist mit der vom Körper des Instrumentes isolirten Feder eine Klemme (3), Fig. 8, 9 und 13, verbunden. Bildet man nun mittelst Leitungsdrähte ein en Schliefsungskreis: Klemme (1), Batterie, Registrirapparat, Klemme (3), so entsteht bei der Senkung des Flügels und Drehung der in Frage stehenden Scheibe »Stromunterbrechung«, wenn die Feder über einen Arm schleift; »Stromschlufs«, wenn sie über den Zwischenraum gleitet. Da nun die Entfernung zweier Arme 1 cm Senkung des Flügels entspricht, so schreibt die zweite Feder des Chronographen in derselben Weise, wie die erste Feder die Umdrehungen des Flügels markirt, die Senkung des Flügels auf dem Papierstreifen von Centimeter zu Centimeter und damit auch die ganze Tiefe auf. Das Auslassen jedes 10. Centimeters erleichtert das Zählen der Decimeter. Also registrirt der Apparat die Ge-. schwindigkeiten und Tiefen.

Man kann mit dem neuen elektrischen hydrometrischen Flügel in einzelnen Punkten einer Verticalen je eine bestimmte Zeit lang die Anzahl der Umdrehungen registriren und zählen und sodann die Geschwindigkeit in denselben berechnen. Das ist das bisherige Verfahren. Das neue Verfahren der mechanischen Integration jedoch besteht darin, dafs man sich den Flügel mit constanter Geschwindigkeit vom Wasserspiegel bis zur Sohle senken läfst und die Zeitdauer der Senkung, sowie die Anzahl der Umdrehungen während derselben mifst; daraus ergiebt sich die mittlere Anzahl der Umdrehungen pro Secunde und die mittlere Geschwindigkeit in den Verticalen. Beim bisherigen Verfahren wird in einzelnen Punkten einer Verticalen die locale Geschwindigkeit gemessen, die Verticalgeschwindigkeitscurven construirt, deren

f' h

Flächeninhalt / , gesucht und derselbe durch Jvdy ⁶

die Tiefe dividirt. Der elektrische Integrator führt diese Rechnung auf mechanischem Wege aus und giebt mittelst einer einzigen Operation die mittlere Geschwindigkeit in einer Verticalen, während das indirecte Verfahren zeitraubend und umständlich ist.

Damit das Instrument schon beim Passiren des Wasserspiegels die gleichförmige Geschwindigkeit der Senkung angenommen habe, bringt man es 2 bis 3 dem über den Wasserspiegel. Alles ist zur Beobachtung bereit; Tourenzähler und Chronograph können auf ein beliebiges Zeichen in Thätigkeit gesetzt werden; der Secundenzähler ist auch zur Hand. Man rückt am Arretirhebel, das Instrument senkt sich und nimmt in kürzester Zeit eine gleichförmige Bewegung an. In dem Augenblick, wo die Flügelaxe den Wasserspiegel erreicht hat, .werden die

Zählapparate und der Secundenzähler in Thätigkeit gesetzt. Die ersteren geben die Umdrehungen des Flügels (und die Tiefe), die letzteren die Dauer der Fallbewegung. In dem Moment, wo die Scheibe auf die Flufssohle aufstöfst, wirkt der automatische Grundanzeiger und die weiteren Umdrehungen der Flügel werden nicht mehr markirt; die Feder des Chronographen schreibt eine gerade Linie.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Bei einem elektrischen hydrometrischen Flügel die Führung der Hülse h an der Röhre A vermittelst der Rollen r, wodurch ein Anpressen der Hülse an die Röhre durch den Wasserdruck vermieden wird.

2. Bei. einem elektrischen hydrometrischen Flügel die Aufhängung des eigentlichen Mefsflügels B an einem Kabel C, welches, über die Rolle D gehend, auf eine Trommel E aufgewickelt ist, und die Führung des Instrumentes in einer Nuth der Röhre A.

3. Bei einem elektrischen hydrometrischen

Flügel die Scheibe s, welche verhindert, dafs der Flügel selbst durch Aufstofsen auf den Boden beschädigt wird und welche das Hinablassen des Flügels durch ihr Gewicht erleichtert, in Verbindung mit dem Grundanzeiger, bestehend aus der Spiralfeder e, dem Messingkolben Di₁ ;»₂ ^und der Hülse m₃, welche Theile beim Aufstofsen der Scheibe ' auf den Boden einen elektrischen Contact verursachen.

4. Die Registrirung der Senkung des hydrometrischen Flügels, des Moments, wenn derselbe seinen tiefsten Punkt erreicht, und der Umdrehungen desselben mittelst eines Chronographen.

5. Die mit constanter Geschwindigkeit erfolgende Bewegung des hydrometrischen Flügels vom Wasserspiegel bis zur Sohle, wodurch mittelst einer einzigen Operation die mittere Geschwindigkeit in einer Verticalen gefunden wird.

Alles im wesentlichen wie beschrieben und dargestellt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.