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Am Meeresboden verankerter Mast als Meßgeräteträger Die Erfindung
betrifft einen am Meeresboden verankerten Mast als Träger fur Meßgeräte zur Erfassung
und Erforschung von physikalischen Daten des Wassers, insbesondere zur Ermittlung
des Einflusses der verschiedensten physikalischen Eigenschaffen des Wassers auf
die Übertragung und Ausbreitung von Schallwellen im Wasser als Übertragungsmedium.
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Insbesondere wird die Ausbreitung von Schallwellen im Wasser durch
die Temperatur, den Salzgehalt und die spezifische Dichte des Wassers beeinflußt.
Durch besondere StrdmungsverhAltnisse oder unterschiedliche Konzentrationen können
somit Schichtungen entstehen, die zu einer Ablenkung von Schallwellen oder zu sogenannten
Schallkanälen mit besonders guter Schallausbreitung führen können. Eine Messung
dieser physikalischen Daten von Schiffen aus ist meist unrentabel, da die räumlichen
und zeitlichen Bedingungen- es sind Messungen über Monate und gegebenenfalls über
Jahre hinaus erforderlich - zur Ermlttlung einer Aussage über die Gesetzmäßigkeit
der physikalischen Verhältnisse nur unter hohem Kostenaufwand zu erfüllen sind.
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Vorteilhafter ist ein anderer Vorschlag, nämlich die Anbringung.von
geeigneten Keßfühlern und Neßapparaturan an unter Wasser befindlichen Geräteträgern.
Diese Geräteträger sollen
aus senkrecht und waagerecht angeordneten
Masten bestehen. Um unter anderem in unterschiedlichen Wassertiefen Messungen durchführen
zu können, müssen die Geräteträger relativ zum Wasserspiegel bzw. Meeresboden auf
und ab bewegt werden können. Es sind Vorrichtungen und Vorschläge bekannt, die zur
Erfüllung dieser Aufgabe die Geräteträger fahrstuhlartig an den Masten auf und nieder
bewegen. Es ist einzusehen, daß beim Verstellen der Geräteträger an den Masten unvermeidliche
störende Antriebsgeräusche entstehen, da eine absolut spielfreie Verstellung der
Systeme nicht möglich ist. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten, die unter Wasser
arbeitenden Fahrstuhlantriebe so auszubilden, daß sie, ohne größeren Aufwand zu
treiben, auf Wunsch in vorbestimmte genaue, reproduzierbare Lagen an den Masten
gefahren werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin unter anderem durch spezielle
Ausbildung des Mastes als Geräteträger und seiner Verankerung eine besonders einfache
Möglichkeit zur insbesondere geräuschlosen Höhenverstellung des Geräteträgers relativ
zum Meeresboden aufzuzeigen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird der eingangs erwähnte Mast erfindungsgemäß
mit einem Fußanker an eine am Meeresboden befindliche Verankerungseinrichtung angelenkt
und kann mittels eines an ihm direkt oder indirekt angreifenden Antriebs um den
Verankerungspunkt relativ zu einer vertikalen oder etwa vertikalen: Ausgangslage
in unterschiedliche Kipplagen geschwenkt werden.
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Somit können die am Mast angebrachten Meßeinrichtungen auf einer Teilkreisbahn
um den Verankerungspunkt aus beliebigen Stellungen heraus durch Kipplung des Mastes
bewegt werden, wobei sie
zwangsweise Je nach Kipprichtung in größere
oder kleinere Wassertiefen gelangen. Der Mast kann aus zwei parallel zueinander
verlaufenden, ae an der Verankerungseinrichtung schwenkbar montierten Mastlenkern
bestehen, wobei eine Meßeinrichtungen tragende Traverse im Bereich der beiden oberen
Lenkerenden mit diesen gelenkig verbunden ist und eine Verschwenkung des Mastsystems
nach Art einer Parallelogrammbewegung zuläßt. Der Antrieb sut Verschwenken des Mastes
bzw. der Mastlenker wird zweckmäßig als auf dem Meeresboden oder an einer Verankerungsplattform
gelagerte Seilwinde ausgebildet, wobei das Windenseil vorzugsweise a# oberen Nastbereich
angreift. Andererseits kann die Winde auch am oberen Ende des Mastes oder eines
der Nastlenker montiert sein, während das Windenseil an einem Festpunkt des Gewässerbodens
oder der Plattform angreift.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand von zwei in der anliegenden Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig.
t einen am Meeresboden verankerten Meßmast mit oberer Traverse und Fig. 2 einen
aus zwei Mastlenkern aufgebauten Meßmast mit einer die beiden oberen Lenkerenden
verbindenden Traverse.
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Der in Fig. 1 gezeigte Mast 1 steht unterhalb des Wasserspiegels 2
auf einer ebenen Bodenplattform 3, die auf dem Meeresboden 4 liegt und dort gegebenenfalls
geeignet verankert werden muß. Am Fuß bzw. unteren Ende ist der Mast mit einem Fußanker
5 ausgerostet, der an eine an der Bodenplattform befindliche Verankerungseinrichtung
6 derart angelenkt ist, daß er um den Gelenkpunkt 7, der zwischen den als Gelenkhälften
ausgebildeten Teilen 5 und 6 liegt, seitlich gekippt bzw. ausgeschwenkt werden,
kann.
An beliebiger Stelle des Mastes 1 können ein oder mehrere Auftriebskörper 8 befestigt
sein, deren Auftriebskraft den Mast in der gezeigten vertikalen Stellung zu halten
oder in diese Stellung zu bringen sucht. Im allgemeinen wird sich die Anbringung
der Auftriebskörper möglichst am oberen Rastende empfehlen, da dann bei gegebener
Auftriebskraft das auf den Mast ausgeübte Auftriebsmoment am größten ist.
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Die an den Geräteträgern gemessenen physikalischen Daten können zwecks
Auswertung über ein Seekabel oder mittels einer Funkboje einer Landstation zugeleitet
werden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Mast, der
vertikal mit Meßeinrichtungen i1 bestückt werden kann, und um eine am oberen End+efindliche
Traverse 9, die mit Meßfühlern 10 ausgerüstet werden kann.
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Um eine Messung mit den Meßeinrichtungen in unterschiedlichen Wassertiefen
durchführen zu können, wird der Mast 1 zusammen mit der Traverse 9 um den Gelenkpunkt
7 seitlich gekippt, wobei die Neßeinrichtungen auf Teilkreisbahnen zwangsweise in
tiefere Lagen gelangen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird diese Mastverstellung
mittels einer am Meeresboden 4 liegenden Winde 12 durchgeführt, deren Antrieb von
der Landstation aus gesteuert wird und die ein am oberen Mastbereich bei 13 angreifendes
Seil 14 auf einer Trommel 15 bei Antrieb in einer Richtung aufrollt.
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Die Winde muß bezüglich der aufzuwendenden Zugkraft so ausgelegt sein,
daß der Mast trotz der in Zugrichtung wirkenden Auftriebskomponente durch den Auftriebskdrper
8 und unter zusätzlicher Überwindung des bei der Mastkippung auftretenden Strömungswiderstandes
verschwenkt werden kann.
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Wenn die Traverse 9 starr mit dem Mast 1 verbunden ist, so wird sie
nach dem Schwenken des Mastes in eine gewünschte Kipplage nicht mehr horizontal
liegen. Es kann so vorgegangen werden, daß die Traverse 9 um ihren Befestigungspunkt
am Mast schwenkbar gelagert wird und daß beispielsweise an beiden Traversenenden
Auftriebskörper so angebracht werden, daß diese die Traverse unabhängig von der
Naststellung in horizontaler Lage halten.
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Um durch Seegang oder dgl. bewirkte Schwenkbewegungen der Traverse
relativ zum Mast weitgehend auszuschalten, können zusätslich Dämpfungseinrichtungen
an der Traversenlagerung vorgesehen werden, die schnellen und plötzlich auftretenden
Bewegungen der Traverse um deren Lagerpunkt entgegenwirken.
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Die in Fig. 2 dargestellte Mastkonstruktion hat den Vorteil,daß die
Traverse 16 bei jeder Maststellung in horizontaler Lage verbleibt. Der Mast besteht
bei dieser Ausführungsform aus zwei parallelen Mastlenkern 17,18, die wie beim Beispiel
nach Fig. 1 je mit einem Fußanker an einer Verankerungseinrichtung der Bodenplatte
19 angelenkt und um die Gelenkpunkte 20,21 seitlich kippbar sind. Die Traverse 16
ist mit den oberen Enden der Maatlenker gelenkig verbunden, so daß bei Kippung bzw.
Schwenkung der Mastlenker eine Verschwenkung und Verstellung-des Gesamtsystems nach
Art einer Parallelogrammbewegung erfolgt, wobei die Traverse zwangsweise die horizontale
Lage beibehält, wie gestrichelt in Fig. 2 angedeutet ist Die Traverse ist auch hier
wieder mit einer Reihe von Meßeinrichtungen 22 für die Horizontalmessung ausgerüstet,
während die Mastlenker 17,18 ebenfalls mit Meßeinrichtungen 23 für die Vertikalmessung
versehen sein können.
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An den oberen Enden der Mastlenker 17,18 sind Auftriebskörper 24,25
vorgesehen, die das Mastsystem in der dargestellten Lage zu halten oder in diese
Lage zu ziehen suchen. Beispielsweise am linken Lenker 17 kann beim Punkt 26 ein
Zugseil 27 angreifens das mit Hilfe einer auf der Plattform 19 befestigten Winde
28 aufgerollt bzw. verkürzt werden kann, um das System in die gestrichelt gezeigte
Etage zu bringen, bei der die Traverse 16 zwecks Durchführung von Messungen in größerer
Wassertiefe um die Strecke x abgesenkt wurde.
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Umgekehrt kann auch durch Freigabe der Winde und Lösen der Windensperre
wieder eine Aufrichtung des Mastes und die damit verbundene Anhebung der Traverse
16 mit den Meßeinrichtungen 22 er reicht werden, da dann die Auftriebskörper 24,25
das System automatisch in höhere Kipplagen oder schließlich in die Ausgangslage
aufrichten. Die gleichen Gesichtspunkt@ gelten auch für die Arbeitsweise der Ausführungsform
nach Fig. 1 Es empfiehlt sich, gegebenenfalls als Ausgangslage bzw. Nullstellung
eine mehr oder weniger in Richtung auf die Seilwinde gezogene Mastschrägstellung
zu wählen, da dann der Mast 1 bzw.
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17,18 eine stabile Läge einnimmt, weil die Seilzugkraft einerseits
und die entsprechend entgegenwirkende gleich große Auftriebskraft andererseits das
Gesamtsystem auch bei stärkerer Wasserbewegung im Gleichgewicht halten, ohne daß
Schwenkbewegungen auftreten. Dise Schrägstellung des Mastes bzw. der Mastlenker
als Nullstellung und Ausg@@@@@@tellung bringt zusätzlich folgende Vorteile. Wenn
@@@ @@@@@ ausg@@@, @@@ @@@ @@@@@rses 9 bzw. 16 und somit auch die oberen @@@@ @@
entsprechend lang rrn''-'- ---- -des
Wasserspiegels liegen, so
kann durch Aufrichtung des Mastes bzw. der Nastlenker in die vertikale Stellung
erreicht werden, daß das obere Mastende und die Traverse aus dem Wasser gelangen,
sich somit oberhalb des Wasserspiegels befinden und für Wartungszwecke oder dgl.
leicht zugänglich sind. In diesem Fall bietet es sich an, die Äntriebswinde nicht
am Gewässerboden sondern am oberen Rastende oder Ende eines Nastlenkers, beispielsweise
gegen Wasser geschützt in einem Auftriebskörper, so zu montieren, daß auch die Winde
beim Aufrichten des Mastes aus dem Wasser gelangt und in dieser Lage beispielsweise
repariert werden kann, falls dies notwendig ist. Das Windenseil wird zu einem Festpunkt
am Gewässerboden bzw. an der Plattform geführt.
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Es ist zu erwarten, daß die Meßgeräte bei den gegebenen Schallübertragungsbedingungen
nur geringe Meßspannungen liefern, die vor Weiterleitung zur Landeation vorverstärkt
werden müssen.
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Die hierzu erforderlichen Vorverstärker werden zweckmäßig ebenfalls
in einem Gehäuse oder in einem der Auftriebskörper am oberen Mastende wassergeschützt
untergebracht. Wenn man wieder von den vorher keschriebenen Gegebenheiten hinsichtlich
der Schrägstellung des Mastes für die Nullstellung ausgeht, wo werden beim Aufstellen
des Mastes in die Vertikale ebenso die Verstärkereinrichtungen nach oben aus dem
Wasser gelangen. Man sieht also, daß durch die Schräglage des Mastes als Arbeitsnullstellung
der Vorteil erreicht werden kann, daß alle am oberen Mastbereich zunächst unterhalb
des Wasserspiegels befindlichen Teile durch Einschwenken des Mastes in seine vertikale
oder etwa vertikale Stellung an die Wasseroberfläche und aus dem Wasser herausgebracht
werden können. Dies ist von Bedeutung, wenn beispielsweise
an der
Winde, Traverse, an den oberen Meßgeräten oder an den Vorverstärkern Arbeiten ausgeführt
werden sollen, wenn das Mast system bereits am Gewässerboden angelenkt ist.
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Die Auftriebskörper werden zweckmäßigerweise so dimensioniert, daß
sie den nicht verankerten Mast bzw. die Mastlenker im Wasser schwimm- und transportfähig
halten können, damit der Mast auf einfache Weise schwimmend n seinen Einsatz ort
gebracht werden kann. Durch teilweise Flutung der Auftriebskörper wird dann das
Absenken des Mastes in Richtung auf die Bodenplatte bzw. Verankerungseinrichtung
durchgeführt.
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Durch die beschriebenen Ausführungsformen nach der Erfindung können
mit einfachen Mitteln die Meßgeräte an Unterwassermasten auf verschiedene Wassertiefen
gebracht werden, ohne daß hierbei störende Geräusche auftreten, welche die Meßergebnisse
beeinflussen könnten.