DE1937571A1 - Einrichtung zum Messen der Eigenschaften eines Fluessigkeitsmediums,insbesondere von Meeres- oder See-Gewaessern - Google Patents

Description

i'iie Sippican Corporation, BarnaLas Road, Marion, Massachusetts (U.S.A.)

Einrichtung zum Messen der Eigenschaften eines Flüssigkeitsmediums, insbesondere von Meeres- oder See-Gewässern

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Eigenschaften eines Flüssigkeitsmediums, insbesondere von Meeres- oder See-Gewässern, mit einer einen Meßfühler umfassenden, in das Flüssigkeitsmedium einzutauchenden, über eine elektrische Leitung mit einer mehrzweigigen Meßbrücke verbundenen Sonde.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Meßeinrichtung zur Messung der Eigenschaften eines Flüssigkeitsmediums von einem Luftfahrzeug, insbesondere einem Hubschrauber, aus.

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Es ist oftmals erwünscht, bestimmte Eigenschaften ci-ies Wassermediuns genau festzustellen. So erfordern "beispielsweise wissenschaftliche Studien des biologischen Leber.3 oder Untersuchungen des Mineralgehalta eines Vnasen.icdi.^.'iß die Kenntnis der Temperatur- und/oder Saizkoiizor-trai/ions-Verhältnisse des Wassers. Die Kenntnis dieser Eigenschaften ist auch bedeutungsvoll für akustisch arbeitende Such3ys"ceme zur Peststellung von Fiscnschwärmen oder Unterseebooten.

Insbesondere ist es oftmals erwünscht, ileßdaten dieser Eigenschaften in verschiedenen Wassertiefen zu erhalten und diese aufzuzeichnen.

Eine Möglichkeit zur Messung der oben beschriebenen Eigenschaften des Wassers, jedoch auch zur "Pesüstellung anderer Eigenschaften, über welche Informationen benötigt werden, ist das Herablassen einer Tiefsee-Thermograph-Sonde in das Wassermedium. Die Sonde enthält dann eine auf die zu.messende Eigenschaft empfindliche Meßvorrichtung, bei welcher beispielsweise die Impedanz proportional zur uncersuchten Eigenschaft des Wassers ist.

Eine derartige Sonde ist z. B. in dem US-Patent 3 221 556 vom 7· Dezember 1965 mit dem Titel "Tiefsee-Thermograph-System" beschrieben.

Wie in der genannten Patentschrift beschrieben wird, umfaßt die Sonde einen auf die zu messende Eigenschaft empfindlichen Fühler wie etwa einen Heißleiter, z. B. einen Thermistor, dessen Widerstandswert in bekannter Weise von der Temperatur des Wassers abhängig ist. Die Sonde wird von einem Wasser- färzeug aus in das Wasser geworfen, wobei das Wasserfahrzeug

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Keß- und Aufzeichnungsapparaturen besitzt, weiche elektrisch mit dem [Thermistor verbunden sind. Wenn dann die Sonde in das Wasser fällt, werden die Widerstandsänderungen des Thermistors mitteis eines Schreibers aufgezeichnet·, in welchem der Vorschub des Aufzeichnungsträgers mit einer Geschwindigkeit bewirkt wird, welche der bekannten Sinkgeschwindigkeit der Sonde im Wasser proportional ist.

Geschwindigkeit und Operationsgebiet des V.'ass er fahrzeuges sind jedoch nur begrenzt. Wenn die Kessung der Wassereigenschaften für ein größeres Gebiet notwendig ist, wird unter Uniständen der zeitliche und wirtschaftliche Aufwand, der für die Kessung notwendig ist, bei der Verwendung einej Wasserfahrzeuges oftmals übermäßig groß.

Auch wenn Messungen der Wassereigenschaften an Orten vorgenommen werden sollen, die voneinander entfernt sind, ist diu Zeit, die das Wasserfahrzeug zum "überwinden der Distanz zwischen den Keßstellen benötigt, unverhältnismäßig groß, so ddS die Meßoperation ungebührlich aufgehalten und auch teuer wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Meßeinrichtungen zu vermeiden. Es soll ein Keßsystem geschaffen werden, welches von einem Luftfahrzeug, beispielsweise einem Hubschrauber, aus/bei der Ausmessung des Wassers eingesetzt werden kann. Es ist klar, daß das Luftfahrzeug bezüglich Geschwindigkeit und Beweglichkeit weitaus vorteilhafter ist als das zum selben Zweck verwendete Wasserfahrzeug.

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Durch, die Erfindung soll also eine Meßeinrichtung zur Messung der Eigenschaften eines Wassermediums geschaffen· werden, welche von einem Luftfahrzeug ins Wasser herabgelassen oder abgeworfen werden kann. Damit soll das Gebiet, in welchem die Wassermessungen durchgeführt werden können, vergrößert werden und die Messungen wirtschaftlich werden. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, eine Tiefsee-Thermograph-Sonde mit einem ■ Meßfühler von dem Luftfahrzeug aus abzuwerfen. Die erfindungsgemäße Einrichtung soll insbesondere die zu untersuchendenWassereigenschaften in Abhängigkeit von der Wassertiefe messen und aufzeichnen. Insbesondere soll bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erreicht werden, daß die Meß- und Aufzeichnungstemperatur, welche sich an Bord des Luftfahrzeuges befindet, erst dann in Gang gesetzt wird, wenn die Sonde im Wasser landet* Außerdem sollen auch Mittel vorgesehen werden, mittels welcher die Sinkgeschwindigkeit der Meßsonde von dem Luftfahr-/ zeug aus vor der Landung im Wasser gesteuert werden kann. ... > /■ _: ^; ' ; . ... . _: . : ■-

Eura gesagt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ein Luftfahrzeug eine Meß- Aind Aufzeichnungsvorrichtung zu schaffen. Dabei wird ausgegangen von einem Luftfahrzeug mit' eineiJEinrichtung zum Abwurf oder zum Herablassen von Sonden in das VTassermedium unterhalb, wobei die Sonde einen Meßfühler zur Messung der Eigenschaften des Wassermediums.umfaßtj z.'B. einen Heißleiterwiderstandf etwa einen Thermistor.

Erfinäungsgemaß sind dann bei der Sonde besondere "Meeyes"*-ElektPOden vorgesehen ι mittels welcher ein elektri-

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scher Kreis durch Vermittlung des leitenden Seewassers geschlossen werden kann. Der Meßfühler und die Meereselektroden sind über eine dreiadrige elektrische Leitung mit einem Brücken-Meßkreis verbunden, welcher sich an Bord des Luftfahrzeuges befindet.

Im einzelnen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Sonde zusätzlich zum Meßfühler zwei Elektroden aufweist, und die elektrische Leitung den Meßfühler mittels einer Leitungsader mit einem Brückenzweig, und die zwei Elektroden mittels weiterer Adern mit einem die Brücke mit Energie versorgenden Kreis verbindet, wobei die zwei Elektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, daß bei ihrem Eintauchen der Energiespeisekreis für die Meßbrücke geschlossen wird.

Der Widerstand des Meßfühlers ändert sich in Abhängigkeit von der zu untersuchenden Wassereigenschaft. Die Änderung des Widerstandes des Meßfühlers verursacht dann eine Verstimmung des Brückenkreises, die dann in bekannter Weise, beispielsweise wie im US-Patent 3 34-1 757 vom12. September 1967 beschrieben, korrigiert wird. Der Brückenkreis ist dann mit einem Servosystem verbunden, welches ein Aufzeichnungssystem betätigt, so daß eine Aufzeichnung der Meßwerte als Punktion der Wassertiefe erhalten wird.

Weitere Vorteile und Merkmale· der Erfindung gehen aus dem nachstehend anhand von Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervor.

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Hierbei zeigt:

Pig. 1 eine schematische Darstellung der iLxs-rendung der

Erf indung,
Fig. 2 eine Explosionszeichnung der gesamten Sondenan-

ordnung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Detailansicht einer Sektion der in ?ig. 2

dargestellten Meßsonden-Anordnung, Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie A-A in j?ig. 2, Fig. 5 ein Schaltbild des elektronischen Heß- und "Auf-.

zeichnurigssystems, welches bevorzugt mit der in Fig. 2 dargestellten Sondenanordnung verwendet wird,

Fig. 6 einen Ausgangskreis des Schreiber-lEriggers und Fig. 7 ein schematisches Bild der Meeres-Slektroden.

In Fig. 1 ist ein Luftfahrzeug» hier ein Sobsciarauber 10, dargestellt, der über einem FlüssigkeitsmediiiEi, etv/a V/asser, 12 schwebt. Bestimmte Eigenschaften des ¥assers 12 sollen ausgemessen werden. Hierzu wird die Sonden-Anordnung 14 vom Hubschrauber 10 durch Abwurf mittel, die nicht dargestellt sind und sich an Bord des. HubsciH*aubers befinden, abgeworfen. Die Sondenanordnung 14 weist ia feil 26 zylindrische Meeres-Elektroden auf, sowie einen auf die zu messende Eigenschaft-empfindlichen Kefifühler io am Ende. Der Meßfühler 16 ist insbesondere, ein Thermistor, fassen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der zn messenden Wassertemperatur verändert. SelbstverständllciL können aber auch andere Eigenschaften des Wassenaedim&s, wie etwa Salzgehalt oder Leitfähigkeit, durch die Anwendung geeigneter anderer Meßfühler gemessen werden.

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lach, dem Abwurf vom Hubschrauber 10 beginnt die Sondenanordnung 14- frei auf die Oberfläche des Wassers herabzufallen,. Eine dreiadrige Leitung 18 erstreckt sich zwischen ' der Sondenanordnung 14 und dem Hubschrauber. Wenn die Sondenanordnung 14· frei beschleunigt werden könnte, könnte die vor dem Aufschlag auf die Wasseroberfläche .-■■■· entstandene Geschwindigkeit übermäßig stark auf die Leitung 18 einwirken und ein Reißen derselben verursachen.. Um dies zu vermeiden, ist eine Fallschirmanordnung 20 lösbar an einem Ende der Sondenanordnung 14· angebracht, wodurch der sich während des Eerabfaliens der Sonde 14-öffnende Fallschirm auf eine genügend reduzierte Geschwindigkeit bremst, bei welcher dann keine Gefahr des Ab- '.-.' · reißens der Leitung 18 mehr besteht.

Sobald die Sonde 14- die Oberfläche des Wassers berührt, wird die Fallschirmanordnung 20 von-der Sonde 14· abgelöst, so daß die Sonde 14- in das Wasser 12 hinabsinken kann· " Der nicht dargestellte, den Fallschirm ablösende Mechanismus kann z. B. ein druckempfindliches Glied sein, wie etwa ein Dehnungsmeßstreifens welcher am Sondengehäuse befestigt ist; und einen Stromstoß verursacht, wenn die Sonde im Wasser landet. Mittels des Stromstoßes würde dann etwa ein Relais betätigt, welches in einem geeigneten elektrischen. Kreis mit einem Elektromagneten angeordnet ist, mittels welchem dann der Fallschirm im richtigen Moment abgelöst werden kann.

Der Mechanismus zum Ablösen des Fallschirmes kann auch über den. "Aufschläge-Schaltkreis betätigt werden, welcher in Zusammenhang mit der Meß- und Aufzeichnungs-Schaltung an Bord des Hubschraubers 10 vorgesehen ist. Dieser Aufschlag-Schaltkreis wird weiter unten noch näher beschrieben. Über ihn

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wird ein elektrisches Signal im dem Moment erzeugt, wo die Sonde 14· die Wasseroberfläche berührt.

In den Pig. 2 bis 4 ist der Aufbau der Sonden-Anordnuig 14· näher dargestellt. Die Sondenanordnung umfaßt zwei Sektionen, einen Spulenkörper 22 und einen Hüllkörper 24·. Die Sektion 22 weist einen verlängerten hohlen zylindrischen Teil 26 auf. Ein Thermistor 16, welcher mit einer geeigneten Verbindung zum Schutz gegen eine Wasserbenetzung bekleidet ist, erstreckt sich durch eine Öffnung am einen Ende des zylindrischen Teiles- 26 hindurch. Der Teil 26 umfaßt auGh die Keeres-Elektroden, die mit B und C bezeichnet sind. Die Meeres-Elektrode 0 ist an der äußeren Oberfläche des Teiles 26 angeordnet, wohingegen die Meeres-Elektrode B in dem nach außen offenen Innenraum des Teiles 26 plaziert ist, von diesem {jedoch elektrisch isoliert ist, derart, daß eine Verbindung zwischen den beiden Elektroden nur über die Leitfähigkeit des Meereswassers 12 hergestellt werden kann. Der Thermistor 16 ist mittels eines Leitungsdrahtes 30'a mit einer abgedeckten Klemme A verbunden, und mittels eines Leitungsdrahtes 30*b.mit der See-Elektrode B. Die Klemme A und die Meeres-Elektroden B und G sind dann an entsprechende Enden des dreiadrigen Kabels 18 angelötet.

Das dreiadrige Kabel 18 verläuft durch ein Isolierrohr 32, welches konzentrisch innerhalb des Innenraums des zylindrischen Teiles 26 angeordnet ist.

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Der zylindrische Sondenteil 26 ist mit einer ITrontplatte 34 der Spulenkörper-Sektion 22 mittels symmetrischer, radial montierter Streben 36 verbunden, und erstreckt sich durch eine zentrische öffnung in der Platte 3^· in. die Spulenkörper-Sektion 22 hinein» Die Platte 34· dient auch als Montagebasis für den Spulenkörper 42, auf welchen die dreiadri'ge Leitung 18 aufgewutLen ist. Der Spulenkörper 22 ist an seinem Ende konisch, so daß das Ab-: ziehen erleichtert wird, und mit einer Hilfsspule 40 abgeschlossen.

Wenn das dreiadrige Kabel 13 vollkommen auf die Spule 42 aufgewunden ist, wird die Sektion 22 in den ballistisch geformten Hüllkörper 24 eingeführt, wodurch dann die komplette Sondenanordnung 14 entsteht. Der Hüllkörper 24, der also das Achterteil der ganzen Sonde bildet, wird zweckmäßig aus einem gießfähigen Materials wie z. B. Plastik, hergestellt und weist auch Stabilisierungsflossen 44 symmetrisch an seinem Ende auf. Die "'Sinkgeschwindigkeit der Sondenanordnung 14 im Wasser wird durch das Gesamtgewicht und das Volumen der Sondenanordnung 40 bestimmt. Herstellungsungenauigkeiten könnten jedoch unsymmetrische·- Druckgradienten bewirken, wodurch die sinkende Sonde vom Vertikalweg abgelenkt werden könnte. Um diese mögliche ' Kursabweichung der Sonde zu kompensieren, welGhe ja Fehler in der Meßaufzeichnung bewirken würde, sind abgebogene Teile 46 an den Enden der Flossen 44 vorgesehen, die die im Wasser absinkende Sonde um ihre Vertikalachse rotieren lassen, . , " ■■■"'■ ·

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Am entgegengesetzten Ende ist das dreiadrige Zabel 13 auf . eine Spule -4-8 aufgewunden, welche innerhalb des Huf üf ahrzeuges 10 montiert ist;. Die Spule 4-8 ist einstückig verbunden mit einem Klemm erikanist er pO, welcher die Kleinen A¹ , B¹ und C für." die. entsprechenden Enden, der Drähte 30a, 30b und 30c- des dreiadrigen Kabels 18 aufweist.

Wenn nun die Sonden-Anordnung 14- in das Wasser in der in Pig» 1 dargestellten Weise herabgelassen vrira, verbleiben der Kanister 50 und die Spule 4-3 in Hubschrauber» Venn, die " Sonde herabfällt, wickelt sich die Leitung 13 von der Spule 4-8 im Luftfahrzeug ab bis zu dem Zeitpunkt,. wo die Anordnung das V/asser berührt. Wenn dann die Sonde IA- beginnt, in dem V/asser zu sinken, wickelt sich die. Leitung 13 vom - Spulenkörper 4-2 innerhalb der Sonden-Anordnung ab. Die Länge der Leitung 18, soweit sie auf dem Spulenkörper 4-2 aufgewunden ist, sollte daher gleich oder größer soin der größten Sinktiefe der Sonden-Anordnung 14- im Wassor. Die 2-lessung der".-Wassereigenschaft, muß jedenfalls beendet sein, ehe die Leitung 18 völlig vom Spulenkörper 4-2 abgewickelt ist, .weil ν die Leitung 18 aufgrund des Gewichtes der Sonden-Anordnung ■ abreißt, wenn sie völlig abgewickelt ist. ■■-■".'

Die Leitung 18 wickelt sich weiter von der Spule 4-S ab",.-'.. wenn sich der Hubschrauber von der Stelle, die er .,zur. Zeit ." des Sondenabwurfs inne gehabt hat, wegbev;egt. Dadurch wird das Absinken der Sonden-Anordnung 14- im Wasser weder durch eine vertikale noch durch eine horizontale^ Bewegung des Hubschrauber s"beeinflußt. Wenn sich der Hubschrauber bewegt, v/ickelt sich die Leitung 18 weiter von der Spule 4-8 ab, wodurch die Position der Sonde gegenüber der Position beim Aufschlag auf das Wasser unverändert bleibt.

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Der Zweck des Abwurfes der Sonde 14 ins Wasser ist, eine ' Messung einer Eigenschaft des Wassers zu erhalten und insbesondere die Meßergebnisse graphisch aufzuzeichnen, und zwar als Funktion der Tiefe im Wasser. Da die Sinkgeschwindigkeit der Sonde im Wasser eine bekannte Größe ist, ist die Tiefe des Wassers und die Position der Probe stets durch Feststellung der Zeit, die seit dem Aufschlag der Sonde ins Wasser vergangen ist, feststellbar. Wie in Fig. 7 dargestellt, weist die Sondenanordnung einen auf die zu messende Eigenschaft empfindlichen Meßfühler bzw. einen Thermistor 16 auf, welcher elektrisch zwischen der Klemme A¹' und der See-Elektrode B angeordnet ist» Mittels der Drähte 30a, 30b und 30c des dreiadrigen Kabels 18 sind der Thermistor 16 und die Meeres-Elektroden B und C innerhalb der Sonde elektrisch mit einem Meß- und Aufzeichnungssystem an Bord des Hubschraubers verbunden«. Dieses Keßsystem wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben. Alle Elemente des in Figo 5 dargestellten Schall»schemas sind an Bord des Hubschraubers angeordnet mit Ausnahme des Thermistors 16, der durch den Widerstand R,-™- dargestellt -wird, und die Widerstände E--, 2τρ und IL-- der Drähte 30a, 30b und 30c.

Das dreiadrige Kabel 18 verbindet die Elemente der Sondenanordnung 14 mit dem Schaltkreis.an Bord des Hubschraubers.

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- 12 V ■ ' "

Der Draht 30c des dreiadrigen Kabels verbindet die Meeres-Elektrode ö mit der gemeinsamen Nullkleinme C des Meßsystems* Die anderen zwei Drähte 30a und 30b der Leitung 18 verbinden die Meeres-Elektrode B und den Thermistor mit den Klemmen A¹ und B¹ des Brückenmeßkreises. Ein Brückenmeßkreis der dargestellten Art ist naher in dem oben erwähnten US-Patent 5 341 757 beschrieben, dessen Inhalt hiermit ausdrücklich zum Gegenstand der Anmeldung gemacht wird.

In der dargestellten Schaltung'ist der· sich ändernde Widerst-andswert des Widerstandes Rmu des Thermistors 16, welcher in der Sonäenanordnung angeordnet ist, festzustellen, wobei der Widerstandswert des Thermistors eine Funktion der Wassertemperatur ist. Der Brückenkreis wird durch Servomittel (die nicht dargestellt sind) abgeglichen, mittels welcher dann eine Positions-Information erhalten werden kann, die.eine Punktion des Verhältnisses zwischen .einer Bezugsspannung f und dem gemessenen Strom am Ausgang der Brücke ist* Selbstverständlich können auch andere Wassereigenschaften durch die. erfindungsgemäße Einrichtung gemessen und aufgezeichnet werden, wenn der Widerstandswert des Meßfühlers eine Funktion der zu messenden Eigenschaft ist.

Die Mehrzweig-Brücke wird durch die Widerstände Εφτρ %.?» R10, E9, B8, E? (zu welchem die variablen Widerstände R5 und R6 parallel geschaltet sind), B4» R3, Eä, E11 und E^. gebildet, wobei der Ausgangsstrom eine lineare Punktion des Kehrwertes des Widerstandes R^g ist* Durch die Verwen-* dung einer festen Bezugsspannung P in einem Arm, ergibt sich eine^ abgeglichene Brücke mit einer Kompensation der

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Widerstände E^ . und E-rp der Leitungsdrähte 30a und 30b, wobei der veränderliche Strom als AbgleichungsgröSe verwendet wird. Beim Gebrauch der Brücke muß der Abgleich aufrechterhalten werden und das Verhältnis des Stromes zur Bezugsspannung festgestellt werden. Um die Abgleichstellung aufrechtzuerhalten, sind die · Brücken-Ausgangsklemmen mit den Eingangsklemmen 1 und 2 eines Differenzverstärkers A1 verbunden. Der Ausgang M- des Verstärkers A1 wird zur Speisung der Brücke mit Strom benützt. Der Speisestromkreis wird über den Heeres-Elektroden-Schalter" B und C am entgegengesetzten Ende der Brücke auf Erde geschaltet. Der Eingang des Verstärkers ist zur Erzielung einer negativen Rückkopplung verbunden. Wenn die Verstärkung des Verstärkers ausreichend groß ist, ist die Spannungsdifferenz am Eingang des Verstärkers A1 vernächlässigbar klein und die Brücke wird somit im abgeglichenen Zustand gehalten.

Um das Verhältnis des Ausgangsstromes zur Bezugsspannung f festzustellen, wird der Spannungsabfall im einen Zweig zunächst auf die Klemmen DI und D2 eines nicht dargestellten Servoverstärkers gegeben, wo sie verstärkt wird» Dann wird sie auf einen nicht dargestellten Servomotor gegeben. Der Servomotor ist mechanisch mit dem Schleifkontakt des veränderlichen Widerstandes E6 verbunden, um damit die Brücke wieder auf Abgleichbedingung zu bringen. Die Kapazitäten 012 und 013 dienen zum Schutz der Brücke gegenüber externer Hochfrequenz-Signale. Der Weg des Schleifkontaktes bei E6 stellt eine analoge Wiedergabe der gemessenen Wassertemperatur dar. Zur Aufzeichnung dieser Analog-Größe wird der Ausgang des Servomotors an

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einem nicht dargestellten konventionellen Schreibar naclianisch angekuppelt, welcher den Verlauf der gemessenen Vas-, sereigenschaft als Punktion dar im Wasser rait konstanter Geschwindigkeit absinkenden Sonde aufzeichnet, wobei dia Änderungen der Wassertemperatur dann eine entsprechende Änderung des Widerst andswe.rt es von R_n^ bewirken. Die auf diese Weise erhaltene Aufzeichnung gibt also den Verlauf der untersuchten Wassereigenschaft als Funktion der Wassertiefe wieder, da die Antriebsgeschwindigkeit für den Aufzeichnungsträger des Schreibers zu der'Sinkgeschwindigkeit der Sonde korrespondiert. -

Während die Punktion der Brücke und des Schreibers im wesentlichen dann in G-ang ges.etzt werden, wenn die Sonde im Wasser landet, wird bereits beim Einführen der Sonde in die Abwurfvorrichtung an Bord des Hubschraubers über einen nicht dargestellten Nocken ein nockenbetätigter Schalter S*1 geschlossen, welcher das Relais K1 unter Energie setzt.

Durch die Versorgung des Eelais K1 mit Energie werden die in der Pig.- dargestellten Kormal st eilungen der Schalter S10 bis S16 umgeschaltet und wird der Abwurf Vorgang der . Sonde 14- eingeleitet. Die Versorgung des Eelais KI mit Energie führt auch über den Schalter S13 sin Potential zur Lampe L1, mittels welcher dann angezeigt wird, daß die Abwurf-Operation zu lauf en begonnen hat. Vor dem Aufschlagen der Sonde ist der Brückenkreis über den verhältnismäßig großen Widerstand E13 ui-d den normalerweise geschiossenen Schalter S5 sowie über den relativ großen Widerstand R12 und den normalerweise geschlossenen Schalter 36 auf Erde geschaltet. Beim Aufschlagen wird dann jedoch der

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Thermistor Ε,ρττ über den Vasser-Leitweg zwischen den rleeres-Elektroden 3 und C auf Erde geschaltet, wodurch dann der Thermistor Rm-T in den Heßzweig der Brücke eingeschaltet ist. ' ■■-.-.

Das Netzwerk, welchesaus den Widerständen R12, Ri5i R11» Rt. und Rt₂ ¹¹¹¹CL ErQJj besteht, ist umschaltbar von einer Dreiecks- auf eine Sternschaltung, welch letztere gleiche Widerstände in die zwei Brückenzweige einschaltet« Der äquivalente Widerstand ist dann unabhängig von den absoluten Werten der Widerstände RjVi Rmij und RjjO· Der Abgleich der Brücke vor dem Aufschlag wird auf einen Widerstandswert für Rf₁IJJ bei 62⁰E¹ (1? ⁰C) eingestellt.

Vor desi Aufschlag ist der Ausgang des Verstärkers A1 mit einer positiven Spannung gesättigt» Wenn dann die Sonde im Wasser landet, wird der Strom über den tieferen Widerstand auf die Brücke gegeben, so daß der Ausgang des Ver* stärkers A1 plötzlich verringert wird* Ein Differenzierkreis axt dem Widerstand R1 und der Kapazität CI erzeugt dann ein negatives Signal erster Ableitung am Ausgang : des Verstärkers A1„

abgeleitete Signal wird über R15 auf die Basis eines normalerweise nicht leitenden Transistors Q1 geleitet und steuert denselben leitfähig. Der Kollektor des Transistors Q1- ist über den Widerstand R16· mit der Basis des '.. normalerweise nicht leitenden"Transistros Q2 verbunden ' und steuert denselben in den Leitfähigkeitszustand. Der Leitungszustand des Transistors Q2 bewirkt, daß die Relais K2A und K2B, die magnetisch verriegelt sind, unter Energie gesetzt werden. Wenn das Relais K2A unter Energie

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gesetzt wird, wird der Kontakt SJ geschlossen und auf den Papier-Vorschub-Motor M eine Spannung gegeben, wodurch nunmehr das Tätigwerden des Schreibers bewirkt wird. Wie schon oben erwähnt, kann das Aufschlagsignal, welches in der beschriebenen Weise erhalten wird, auch zurück zur Sondenanordnung 14 geleitet werden und das Ablösen des Fallschirms 20 von der Sonde bewirken.

Ein logischer Kreis für die Triggerung des Schreibers ist weiterhin vorgesehen, welcher eine Kombination des Relais K2B mit dem Relais KJ umfaßt. Relais K3 der Fig. 6 wird nur dann unter Energie gesetzt, wenn K2B durch den Aufschlag der Sonde in der oben beschriebenen Weise unter Energie gesetzt wird, wodurch dann S4 bis S9 umschalten, und Relais K1 nicht unter Energie gesetzt ist. Dieser Zustand tritt dann auf, wenn der Schreiber seine Tätigkeit beginnt. Ein Strom zur Energieversorgung des Relais K3 wird über einen (Transistor QJ zugeführt, welcher dann in ,den Leitfähigkeitszustand gesteuert wird, wenn der Kontakt S11 geschlossen wird, wobei die Zufuhr von Energie zum Relais K2B den Kontakt S7 schließt, wodurch der Erdungs-Rückführungskreis X der Spule des Relais K3 geschlossen wird.

■ Ein normalerweise geschlossener Druckknopfschalter S2 verbindet die Klemme B' über S15 mit Erde. Vor dem Abwurf der Sonde wird der Druckknopf S2 kurzzeitig gedrückt, wodurch der Schreiber für einen Zeitraum von etwa zwei Sekunden in Lauf gesetzt wird, und ein Prüfungszyklus stattfinden kann.

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Die verschiedenen Gleichspannungen, welche für die Betätigung der Relais, der Lampen, der Motoren, der Verstärker, der Transistoren und des Brückenmeßkreises "benötigt werden, werden alle über eine Energieversorgung, wie sie in Eig. 5 dargestellt ist, zugeführt. Da die Schaltung dieser Energieversorgung sehr bekannt ist, wird sie nur kurz beschrieben: eine Wechselspannungsquelle ist an eine Primärwicklung B1 eines Transformators T1 gelegt. Eine Sekundärwicklung W2 ist an den Gleichrichter CR4· gelegt, sowie an die iPilterkapazität 03 und die Zener-Dioden CB.5 und CR6, zum Zwecke der Erzeugung eines Dreivoltgleichstromsignales, welches in dem Brückenmeßkreis benötigt wird. Eine andere Sekundärwicklung W1 ist an einen Vollweggleichrichter CR1, eine Diode 0R2, Filterkapazitäten'0?, C8 und 09 und die damit verbundenen Widerstände R26, R2?, R28; R29 und R30_y sowie Zenerdioden CR7 und 0R8 gelegt, wodurch die Operationsspannungen für das Relais und den Motor und die Speisespannungen für den Verstärker A1 und die Transistoren Q1, Q2 und QJ erzeugt werden.

Erwähnenswert scheint noch, daß die erfia&ungsgemäße Heß- und Aufzeichnungsvorrichtung auch in anderen leitfähigen Flüssigkeitsmedien zur Anwendung kommen kann.

·*· Patentansprüche -

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Claims (1)

1. - 13 -

   Pat ent ansprüche

   (1.)Einrichtung zum Kessen der Eigenschaften eines Flüssigkeit smediums, insbesondere von Meeres- oder See-Gewässern, mit einer einen Meßfühler umfassenden,in das Flüssigkeitsmedium einzutauchenden ,über eine elektrische Leitung mit einer mehrzweigigen Meisbrücke verbundenen Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (14) zusätzlich zum Meßfühler (16; Rmg) zwei Elektroden (B, 0) aufweist, und die elektrische Leitung (18) den Meßfühler (16} IWr) mittels einer Leitungsader (30a) mit einem Brückenzweig, und die zwei Elektroden (3, G) mittels weiterer Adern (30b, 30c) mit einem die Brücke mit Energie speisenden Kreis verbindet, wobei die zwei Elektroden (B, 0) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß bei ihrem Eintauchen der Energiespeisekreis für die Meßbrücke geschlossen wird.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbrückenschaltung (R1 bis H12) an Bord eines Luftfahrzeuges (10) angeordnet ist.

   J. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung Ausgangsklemmen (D1, D2) aufweist» an welche ein Servoverstärker und Motor zum Abgleichen der Brücke entsprechend der gemessenen Flüssgkeitseigenschaft angeschlossen ist.

   ORiGiNAL INSPECTED 909886/1092

   Einrichtung nach, einen der Ansprüche 1 bis 3> dadurch, gekennzeichnet, daß ein Zweig der Meßbrücke an den Eingang (1, 2) eines Differenz-Verstärkers (Ai)₁ und dessen Ausgang (4·) an elektronische logische Kreise (Q1, Q2, ...) angeschlossen ist derart, daß der den Vorschub des Aufzeichnungsmediums bewirkende Motor (M) in Gang gesetzt wird, wenn die Elektroden in die Flüssigkeit eintauchen und ein Abwurf-Relais (K/1, S1) geöffnet ist.

   Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltkreise Transistoren (Q1, Q2) umfassen, mittels welcher Schaltrelais (K2A, K2B) zum Ingangsetzen des Vorschub-Motors (K) betätigt werden.

   Einrichtung nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß der transistor (Qi) ata Ausgang (4) des Verstärkers (Al) über eine RC-Schaltung (R1, C1) angeschlossen ist derart, da3 ein differenziertes Signal erhalten wird, welches den Transistor in den Leitzustand schaltet, wodurch der Vorschub-Motor (K) unter Energie gesetzt wird.

   Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1A-) einen Hüllkörper (24-) und einen Spulenkörper (22) umfaßt, welch letzterer den Meßfühler (16) und die Elektroden (B, C) trägt, wobei der Spulenkörper (22) in den Hüllkörper (24) ein— setzbar ist und eine Spule (42) besitzt, auf v/elcher ein erster Teil der elektrischen Leitung (18) aufgewunden ist.

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   8. Einrichtung nach, con Anopru.ch.en 2 "bis 7 ₃.,dadurch gekennzeichnet, daß in deii Luftfahrzeug (10) eine Kanistsrspule (4-8) vorgesehen ist, auf welcher ein zweiter !Teil der elektrischen Leitung (18) aufgewunden ist.

   9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Kittel zu.:.i Begrenzen der Geschwindigkeit der nach dein Abwurf frei von den Luftfahrzeug (10) herabfallenden Sonde (14-) an dieser angebracht sind.

   10. Einrichtung nach Anspruch 9) dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Begrenzung der Fallgeschwindigkeit ein Fallschirm (20) lösbar an der Sonde (14·) angebracht ist.

   11. Einrichtung nach Anspruch K- und 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der.elektronischen Schaltung beim Eintauchen der Sonde (i^-> in das Plüssigkeitsmedium ein Signal zum Ablösen des Pallschirms erzeugt wird. ' ., .

   23. Juli 1969A25

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