DE155909C

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Publication number: DE155909C
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KAISERLICHES

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Bei der Untersuchung von Querprofilen in Wasserläufen ist in der Regel dreierlei festzustellen, nämlich: erstens die an den verschiedenen Stellen herrschenden Wasserdrücke bezw. Wassergeschwindigkeiten oder durchfließenden Wassermengen, zweitens die Ge-staltung des Flußbettes dieses Querprofils und drittens die zwischen vorgenannten beiden bestehenden Beziehungen.

ίο Die Messung von Wassergeschwindigkeiten in einem Querprofil bewirkt man noch gegenwärtig mittels eines hydrometrischen Flügels in einer Anzahl senkrechter Ebenen. Dabei müssen die wagerechten Abstände der Senkrechten gemessen und aufgezeichnet werden; auch die gemessenen Wassergeschwindigkeiten sind ihrer Größe und Tiefenlage nach aufzuzeichnen.

Eine durch die Patentschrift 32897 bekannt gewordene Vorrichtung, welche dazu dient, die in einer senkrechten Linie oder Ebene auftretenden Wassergeschwindigkeiten zu messen und selbsttätig zu registrieren, würde noch die Messung und Aufzeichnung der wagerechten Abstände zwischen den untersuchten senkrechten Linien oder Ebenen nötig machen. Die Aufzeichnung, welche diese Vorrichtung" von ihren Messungen .macht, ist nicht derart, daß sie zuverlässige Auskunft über die gemessenen Wassergeschwindigkeiten, aus denen durch Umrechnung die -Wasserdrücke zu bestimmen wären, geben könnte; hierzu müßte die aufgezeichnete Kurve eine scharf begrenzte Linie sein. Eine solche

ist mit der Vorrichtung jedoch nicht zu erlangen. Denn ein unter Wasser auf durchnäßtem Papier zeichnender Anilinstift wird einen bandförmigen, nach den Seiten hin verschwimmenden, farbigen Streifen, nicht aber eine scharf begrenzte Linie ergeben. Da außerdem das Verziehen des Papiers beim Trocknen auch ein Verziehen der aufgezeichneten Kurve zur Folge haben muß, so ist leicht einzusehen, daß die Aufzeichnungen dieser Vorrichtung den Anforderungen an Genauigkeit nicht genügen.

Das Ausmessen eines Querprofils geschieht noch jetzt in der Hauptsache mittels des bekannten Nivellierverfahrens. Das Ergebnis wird zeichnerisch festgelegt.

In diese Zeichnung werden dann durch ein umständliches rechnerisches und zeichnerisches Verfahren die Ergebnisse der Wasserdruckbezw. Wassergeschwindigkeitsmessungen eingetragen und dadurch eine Übersicht gewonnen, aus welcher die zwischen der Gestaltung eines Querprofils und der darin herrschenden Wasserdrücke oder Wassergeschwindigkeiten obwaltenden Beziehungen ohne weiteres abzulesen sind.

Einer solchen Übersicht kann eine mit der aus der Patentschrift 2304 bekannt gewordenen Vorrichtung hergestellte Profilaufnahme nicht zugrunde gelegt werden, weil eine solche ein getreues Bild von dem, was sie in der Natur findet, nicht zu liefern imstande ist. Dazu müßte die Drehung der Zeichentrommel proportional der Breite des Wasserspiegels in

dem aufgenommenen Querprofil und die senkrechten Verschiebungen des Zeichenstiftes proportional den bezüglichen Wassertiefen sein. Beides ist nicht der Fall. Das die Trommeldrehung herbeiführende Meßrad läuft auf der Flußsohle, welche, weil fallend und steigend, langer ist als die entsprechende Wasserspiegellinie. Der die Verschiebung des Zeichenstiftes bewirkende Mechanismus ist

ίο derartig, daß diese Verschiebung genau proportional den vorgefundenen Tiefen nicht erfolgen kann.

Die mit den Vorrichtungen nach Patent 3 2897 und 2304 zu erlangenden Aufzeichnungen sind daher auch in einer etwaigen Verbindung miteinander für die Untersuchung eines Querprofils und einer aktengemäßen Feststellung aller vorgenommenen Messungen nicht geeignet.

Eine Vorrichtung, mittels welcher die Querprofilsohle in den senkrechten Tiefen unter dem Wasserspiegel und gleichzeitig die in derselben Vertikalen herrschenden Wasserdrücke in einem Arbeitsgange, die sonst in dem Querprofil herrschenden Wasserdrücke in mehreren übereinander liegenden, wagerechten Arbeitsrahmen gemessen und alle Meßergebnisse selbsttätig auf einem Blatt in verjüngtem Maßstab so aufgezeichnet werden,

daß dadurch eine Übersicht über alle in Frage kommenden Verhältnisse und die zwischen diesen obwaltenden Beziehungen gewonnen wird, bildet den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Dieselbe kennzeichnet sich dadurch, daß eine für Wasserdruckmessungen bekannte Druckscheibe am bezw. im unteren Ende einer Peilstange angeordnet ist, welche letztere an ihrem oberen Ende eine Zeichentrommel trägt, die durch einen in der Ebene des zu untersuchenden Querprofils wagerecht gespannten Draht !proportional der Zu- oder Abnahme der Entfernung der Peilstange vom Aufhängepunkt des Drahtes am Ufer gedreht wird, während die Verschiebung der Druckscheibe die senkrechte Verschiebung eines Zeichenstiftes, Hebung oder Senkung der Peilstange die senkrechte Verschiebung eines zweiten Zeichenstiftes hervorruft, so daß bei Befahrung des Querprofilgrundes mit dem Peilstangenende der erstgenannte Stift auf der durch den wagerecht gespannten Draht gedrehten Trommel ein Diagramm aufzeichnet, dessen Ordinaten den gemessenen Grundgeschwindigkeiten entsprechen, während gleichzeitig der zweite Zeichenstift die Sohle des Querprofils in verjüngtem Maßstab auf die Trommel aufzeichnet. Jede Befahrung einer Wagerechten mit der Druckscheibe ergibt dann auf der Trommel ein weiteres, über die vorgefundenen Wasserdrücke Auskunft gebendes Diagramm. Dabei entstehen alle Diagramme in einer solchen Anordnung zur Aufzeichnung der Profilsohle, daß ohne weiteres abzulesen ist, in welcher Höhe über letzterer und in welcher wagerechten Entfernung von einem Uferpunkt ein gewisser Wasserdruck und die aus diesem durch Rechnung zu findende Wassergeschwindigkeit zu suchen ist.

Die Vorrichtung ist in Fig. 1 und 2 der Zeichnung in zwei Ansichten und teilweise im Schnitt und in Fig. 3 in einer anderen Ausführungsform dargestellt. Fig. 4 zeigt die Verwendung der Vorrichtung.

Zum Messen der Wasserdrücke dient die bekannte Druckscheibe a. Diese ist in achsialer Richtung verschieblich in einem zylindrischen, beiderendig offenen Gehäuse b angeordnet, welches das untere Ende einer Peilstange c bildet. Das Gehäuse b soll dazu dienen, der Druckscheibe α Führung zu geben und dieselbe zugleich gegen das Anhängen von im Wasser schwimmenden festen Körpern zu schützen.

Die Peilstange c ist in einem Halter d verschieblich, welcher zugleich dazu dient, die Vorrichtung auf einem Schwimmer zu befestigen. Am oberen Ende der Peilstange c ist eine Zeichentrommel e drehbar angebracht.

Die Druckscheibe α ist mittels eines an ihr sitzenden Führungshalses g durch ■ eine Meßfeder/ an einem aus dem Gehäuse b vortretenden Arm h befestigt und wird durch diese in der Nullstellung erhalten. Ein Bogenstück i setzt die wagerechte Bewegung der Druckscheibe α in die senkrechte einer Stange k um, welche im Hohlraum der Peilstange c angeordnet ist. Diese Stange trägt an ihrem oberen Ende einen Arm I, welcher den Halter für den Diagrammzeichenstift m bildet. Zweckmäßiger für den Gebrauch ist es, die Meßfeder f am oberen Ende der Stange k angreifend anzubringen (Fig. 3). In diesem Falle bildet ein biegsames Band, welches über eine Rolle i läuft, die Verbindung zwischen dem unteren Ende der Stange k und der Druckscheibe α bezw. deren Führungshals g.

Ein Draht ρ, welcher über Wasser wagerecht in der Ebene des zu untersuchenden Querprofils zu ziehen und mit einem Ende am Ufer zu befestigen ist (Fig. 4), ist um eine am Halter d drehbar gelagerte Scheibe 0 geschlungen und wird in geeigneter Weise, z. B. durch ein angehängtes Gewicht q, gespannt gehalten. Bei Fortbewegung der Vorrichtung in der Richtung des Drahtes ρ setzt dieser die Scheibe 0 in Drehung. Diese Drehung wird durch geeignete Mittel, z. B. wie in der Zeichnung durch Winkelräderpaare und ein Schneckengetriebe, in proportionale Drehung der Zeichentrommel e umgesetzt. Die Verschiebung der Scheibe α durch den Wasserdruck setzt den Zeichenstift m in

■ senkrechte Bewegung. Durch diese beiden Bewegungen zusammen entsteht auf der Trommel ein Diagramm, dessen Ordinaten den Wasserdrücken in der von der Druckscheibe durchlaufenen Bahn proportional sind. An dem Gehäuse b sind Rollen r angebracht, die lediglich zur Erleichterung der Fortbewegung des Peilstangenendes auf der Flußsohle dienen sollen, nicht aber zu Meßzwecken. Durch ihr Eigengewicht bleibt die Peilstange mit ihrem unteren, durch die Laufrollen gebildeten Ende in fortwährender Berührung mit der Flußsohle. Gemäß den Erhebungen und Senkungen, welche die Peilstange auf ihrem Wege in der Flußsohle vorfindet, muß sie sich in dem Halter d auf- oder abwärts' verschieben. Ein um eine Rolle s gelegter, mit einem Ende am Halter d angehängter, in geeigneter Weise, z. B. durch ein an "seinem anderen Ende angehängtes Gewicht, gespannt erhaltener Draht t setzt bei jeder eine Tiefenmessung bewirkenden Verschiebung der Peilstange c im Halter d die Rolle s in Drehung. Dabei bewirkt die Rolle 5 durch geeignete Mittel, z. B. ein Schneckengetriebe in Verbindung mit einer Schraubenspindel ν, die senkrechte Verschiebung eines zweiten Zeichenstiftes w, und zwar proportional zur Verschiebung der Peilstange c im Halter d. In der Zeichnung (Fig. 2). ist der Zeichenstift»' um der Deutlichkeit willen dem anderen Zeichenstift m an der Trommel e gegenüberstehend dargestellt; ■in der Ausführung, kommen dieselben senkrecht übereinander zu stehen.

Durch die senkrechte Verschiebung des Zeichenstiftes in und die gleichzeitige, durch Fortbewegung der Vorrichtung im zu untersuchenden Querprofil hervorgerufene Drehung der Trommel e kommt auf dieser eine Linie zustande, welche ein naturgetreues, verjüngtes Bild des Querprofils darstellt.

Die Handhabung der Vorrichtung¹ bei Untersuchung eines Wasserlaufquerprofils ist fol-

gende: .

Nachdem die Vorrichtung mit senkrecht stehender Peilstange auf dem Schwimmer befestigt und das bezügliche Ende des Drahtes ρ an einem passenden Uferpunkt angehängt ist (Fig. 4), wird der Schwimmer in dem Querprofil von einem Ufer nach dem anderen fortbewegt. Dabei treten die bereits beschriebenen Vorgänge ein. Die Trommel e wird proportional der Fortbewegung der Vorrichtung gedreht, der Stift m gleich der durch die Wasserdrücke hervorgerufenen Meßfederdehnung bezw. Druckscheibenverschiebung in senkrechter Richtung verschoben, desgleichen auch der Zeichenstift w, dieser jedoch proportional den von der Peilstange c gemessenen Tiefen. Durch diese Bewegungen entstehen auf der Zeichentrommel zwei Linien, deren eine die Darstellung der im Profilgrunde herrschenden Wasserdrücke und deren andere das verkleinerte Bild der Profilsohle ist.

Zur Messung und Aufzeichnung der an anderen Stellen des Querprofils herrschenden Wasserdrücke wird zunächst die nunmehr bekannte tiefste Stelle des Querprofils aufgesucht, hier die Peilstange c um einen Druck-Scheibendurchmesser gehoben und in dem Halter d festgestellt. Mit dieser Peilstangenstellung wird dann eine Fahrt gemacht, dann die Peilstange wieder um einen Druckscheibendurchmesser gehoben, dann festgestellt und wiederum gefahren und so fort, bis das Querprofil in seiner ganzen Ausdehnung bis dicht unter den Wasserspiegel befahren ist. Bei jeder solchen Fahrt zeichnen die Stifte m und vv je eine Linie auf die Trommel e: der Stift w eine wagerechte Linie, welche der wagerechten, von der Druckscheibe α durchlaufenen Bahn proportional ist, und deren Höhenlage angibt; der Stift m ein Diagramm, dessen Ordinaten den in dieser Bahn vorhandenen Wasserdrücken proportional sind.

Dabei finden sich alle in der Natur senkrecht über irgend einem Punkt der Profilsohle festgestellten Wasserdrücke auch in der Aufzeichnung genau in gleicherAnordnung vor. go

Claims

Patent-Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen der im Querprofil eines Wasserlaufs herrschenden Wasserdrücke und zum gleichzeitigen Aufnehmen der Profilsohle, dadurch gekennzeichnet, daß an dem unteren Ende einer senkrecht verschiebbaren, oben eine drehbare Zeichentrommel

(e) tragenden Peilstange (c) eine unter Federwirkung stehende Druckscheibe (a) bekannter Art angeordnet ist, deren Bewegungen von einem Registrierstift (m) auf der Trommel aufgezeichnet werden, während ein zweiter, senkrecht unter dem ersten angeordneter und von ihm unabhängiger Registrierstift (w) die Bewegungen der Peilstange (c) aufzeichnet, wobei die Trommel (e) durch wagerechte Fortbewegung des Apparates beim Befahren des Flußbettes gedreht wird.

2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (α) mittels eines über ein Bogenstück oder eine Rolle (i) geführten biegsamen Bandes mit einer an der Meß feder (f) aufgehängten Stange (k), welche den Halter (I) für den Zeichenstift (m) trägt, verbunden ist, zum Zweck, die wagerechte Bewegung der Druckscheibe in eine senkrechte des Zeichenstiftes umzuwandeln.

3- Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch ι , bei welcher die senkrechte Verschiebung der Peilstange in entsprechendem Verhältnis auf den Zeichenstift übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Peilstange (c) als Führung dienenden Halter (d) ein Draht (t) befestigt ist, dessen freies, durch Gewicht beschwertes Ende sich um eine die Bewegungen der Peilstange mitmachende Scheibe (s) schlingt, wobei die durch die Bewegungen der Peilstange verursachte Drehung der Scheibe (s) durch ein Schnecken- oder Zahngetriebe in eine achsiale Verschiebung eines Halters (v) für den Zeichenstift (w) umgewandelt wird.

4. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine am Halter (d) drehbar gelagerte Scheibe (OJ, welche sich an einem bei Aufnähme des Wasserlaufs in der Fahrtrichtung gespannten Draht (p) hinwälzt und ihre Drehung durch Räderübersetzung proportional der wagerechten Fortbewegung des Apparates auf die Zeichentrommel (e) überträgt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.