DE1673423A1

DE1673423A1 - Schiffsgeschwindigkeitsmesser

Info

Publication number: DE1673423A1
Application number: DE19671673423
Authority: DE
Inventors: Walter Basler
Original assignee: Rheometron GmbH
Current assignee: Rheometron GmbH
Priority date: 1967-02-25
Filing date: 1967-02-25
Publication date: 1971-05-27

Description

Schiffsgeschazindigkeitsmesser Die Ereindung beruht auf der Erkenntnis, daß in einer Flüssigkeit, welche ein Magnetfeld durchströmt, eine meßbare Spannung induziert wird, die sich mit der Strömungsgeschwindigkeit ändert und daher als Maß zur die Relativgeschwindigkeit der Flüssigkeit zum Magnetfeld und ggf. auch für die Strömungsmenge pro Zeiteinheit benutzt werden kann.
Die Spannung kann an entsprechend angeordneten, mit der Flüssigkeit in Kontakt tretenden Elektroden abgenommen und in bekannter Weise verstärkt werden, ehe sie in Meß-oder Regelinstrumente geleitet wird. Die Elektrodenköpre müssen in verschmutzten Gewässern bzw. bei verschmutzten Meßstoffen dauernd saubergehalten werden, was entweder durch eine besonders geschützte tage oder durch Reinigungsvorrichtungen, z. B. mechanische Reinigungsvorrichtungen, erzielt werden kann.
Sieht man in der Schiffsaußenwand einen unmagnetischen Teil vor und erzeugt ein nach außen gerichtetes Magnetfeld mit entsprechend großer Kraftliniendichte, so läßt sich die Relativgeschwindigkeit des an der Schiffsvrand entlangströmenden Wassers und damit die Schiftsgeschwindigkeit im Wasser messen. Sofern es sich um Gewässer mit Bigengeschvrindigkeit handelt, die in der Regel ja bekannt ist, muß die Eigengeschwindigkeits-Komponente berücksichtigt werden. Sie kann in eine elektrische Anzelgevorrichtung je nach Lage des Falles als Konstante oder Variable eingegeben werden, so daß die Angabe der Schiffsgeschwindigkeit Uber Grund gemacht werden kann.
Voraussetzung für eine genügend genaue Messung ist ein kräftiges Magnetreld, so daß sich eine hohe Kraftflußdichte ergibt.
Das ist zu erreichen, wenn ein Magnetsystem mit Innen- und Außenpolen verwendet wird, zwischen denen die Elektroden angeordnet sind. Liegen diese Elektroden somit beiderseits des Innenpols, so strömt das Wasser quer durch das Gebiet großer Kraftliniendichte am Innenpol, die induzierte Spannung erhält also eine maximale Stärke. Damit kann auch die Meßgenauigkeit einen hohen Wert erreichen.
Bei dieser Anordnung dringt das von dem Magneten erzeugte Feld tief in das Wasser ein, so daß Randwirbel oder sonstige unregelmäßige Zonen keinen eindeutigen Einfluß mehr auf das Meßergebnis haben. In den Fällen, in denen eine hohe Meßgenauigkeit gefordert wird, müssen die Randstörungen berücksichtigt werden.
Im allgemeinen wird die Messung am besten mitschiffs, etwa im letzten Drittel der Schiffslange, jedoch im genügenden Abstand vom Heck ausgeführt.
Statt das Magnetsystem an der Schiffsaußenwand anzuordnen, kann man die Messung auch in einem Kanal oder Rohr durchführen. Das Rohr kann in das Schiffs innere verlegt werden, an der Rohrwandung wird dann das mit Innen- und Außenpol arbeitende Magnetsystem angebracht, um die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr bei fahrendem Schiff zu messen.
Die Strömungsverhältnisse im Rohr können gut kontrolliert werden. Schließlich kann man auch innerhalb des Schiffes das Meßgerät besser austauschen, auch während der Fahrt und auf See, wenn die Messung im Inneren eines Rohres stattfindet, das durch Schieber absperrbar gemacht ist und leergepumpt werden kann.
Zugang und Ausgang des Kanals oder Rohres können in Zonen verschiedenes Druckes verlegt werden. z. B. der Zugang in die Druckzone in Bugnähe, der Ausgang dagegen in den Sogbereich am Heck Der Kanal oder die Rohrleitungen können längs oder quer zum Schiff liegen.
Man kann aber auch außerhalb des Schiffskörpers mit einem ausrahrbaren Rohr, dem Magnetsystem und den Elektroden messen. Das Rohr wird dann z. B. an einem Schwenkarm in einem bestimmten Abstand von der Schiffswand außerhalb der Zone größerer Störungen gehalten.
Die Strömungsgeschwindigkeit in dem Rohr ist ein Maß für die Schiffsgeschwindigkeit gegenüber dem umgebenden Wasser.
Hierbei ist man unabhängig von irgendwelchen Störeinflüssen durch den Schiffskörper. Die Anordnung gestattet außerdem die Messung der absoluten Geschwindigkeit und der Richtung der Meeresströmung. Dreht man nämlich das Meßrohr im Kragarm in verschiedene Winkellagen zur Schiffslängsachse> so läßt sich durch eine geeignete Dirfernzbildung die Meeresströmung bestimmen. Selbst kleine Strömungsgeschwindigkeiten können so gemessen werden, daß die Meßanordnung praktisch von Null bis zur Maximalgeschwindigkeit mit der gleichen Empfindlichkeit arbeitet und die Charakteristik der Messung linear ist.
Die Zeicimung zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
Fig. 1 gibt schematisch einen Schiffskörper wieder, bei dem sowolll ein Magnetsystem (3 bis 11 an der Schiffsaußen'-wand als auch ein solches System an einem Rohr 20 im Schiffsinneren angebracht-wird, dessen Eingang 21 am Bug und dessen Ausgang 22 am Heck des Schiffes liegt. Ein Sieb ist bei 25 angedeutet.
Fig. 2 zeigt das System selbst, Fig. 5 gibt die Anordnung außenbords an einem Kragarm wieder.
In Fig. 2 ist mit 2 die Schiffswand oder die Wandung eines das Schiff durchsetzenden Rohres bezeichnet. In diese Wand ist isoliert ein unmagnetisches Wandstück 2 eingesetzt. 3 ist eine Isolationsschicht, die Elektroden sind mit 4 bezeichnet und sitzen in isolierten Büchsen 5.
Das Magnetsystem 6 besitzt Außenpole 7 und einen Innenpol 8, die durch entsprechende Wicklungen 9 bis 11 erregt werden.
Es bildet sich ein bei 12 angedeutetes Kraftlinienfeld. Das strömende Wasser durchschneidet dieses Feld, dessen Kraftflußdichte am Innenpol 8 besonders hoch ist. Es wird also zwischen den Elektroden 4 eine Spannung induziert, die über die Leitungen 15 abgenommen und einem Verstärker 14 zugeführt werden kann, dessen Ausgangssignal kann entweder einer Anzeigevorrichtung oder einer Regelvorrichtung, z. B. zur Konstanthaltung der Schiffsgeschwindigkeit, zugeführt werden.
Die Elektroden brauchen bei der hier verhältnismäßig kräftigen induzierten Spannung nicht in das Wasser hineinragen, also nicht Uber die Schiffswand vorzustehen. Sie können mit dieser abschließen. Damit ist auch die Gefahr der Ansätze oder der Verschmutzung der Elektrodenflächen vermindert. Außerdem kann über solche mit der Schiffswand gleichliegende Endflächen der Elektroden besser eine Reinigungsvorrichtung in Form von Kratzern oder dergl. hinwegstreichen, als das bei herausragenden Elektroden der Fall tt.
Noch geringer ist die Gefahr der Verschmutzung, wenn im Schiff ein Rohr angebracht wird, durch welches das Wasser strömt und an dessen Innenwandung die Elektroden angebracht sind. Fremdkörper können dann durch Siebe oder dergl. ferngehalten werden.
Nach Fig. 5 wird ein Meßrohr an einem Steg 71 befestigt, der drehbar in einem Lager 52 gehalten ist. Das Lager befindet sich an einem schwenkbaren Kragarm 55 mit den Lagerbolzen 34 auf Deck oder in einer verschließbaren Nische der Schiffswand. Durch einen Motor 55 und das Schneckengetriebe 36 kann das Rohr 30 um eine senkrechte Achse gedreht werden, um die erwähnte Messung parallel zur Schiffsachse in Schrägstellung dazu durchführen zu können.
Die neue Meßvorrichtung kann, namentlich, wenn sie an einem Rohr angeordnet wird, auch für andere, das Rohr durchströmende Flüssigkeiten und in anderen Anlagen als in Schiffen zur Geschwindigkeitsmessung oder zur Messung der Mengider strömenden Flüssigkeit benutzt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Schiffsgeschwindigkeitsmesser mit durch ein Magnetfeld entsprechend der Strömung induzierten Spannung, gekennzeichnet durch ein Magnetsystem mit Innen- und Außenpol, dessen in der Nähe des Innenpols liegende Zone starker Kraftlinien-Verdichtung von strömendem Wasser durchflossen wird und bei dem die dadurch induzierte Spannung durch zwei beiderseits des Innenpols angeordnete Elektroden abgenommen wird. messer 2. Schiffsgeschwindigkeinach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenendflächen mit der Schiffswand oder der Rohrwand bündig liegen.

3. Schiffsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Rohr (20) oder einen Kanal im Inneren des Schiffskörpers (l), mit an der Rohrwandung befestigtem Magnetsystem mit Innen- und Außenpol (8, 7) und zwischenliegenden Elektroden (4), wobei Rohreingang und Rohrausgang in Zonen unterschiedlichen Außendrucks, z. B. in der Druck- und der Sogzone, liegen.

4. Schiffsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein ausfahrbares Rohr (50) in einem gewissen Abstand von der Schiffsaußenwand und einem Magnetsystem mit Innen- und Außenpolen (8, 7) und zwischenliegenden Elektroden (4) an der Rohrwand.

5. Schiffsgeschwindigkeitsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (30) an einem Halter (55) um eine senkrechte Achse schwenkbar befestigt ist.