DE1960649A1 - Auf Wasser ansprechender,konduktiv arbeitender zweipoliger Sensor fuer automatisch aufblasbare Rettungsgeraete,insbesondere Rettungsschwimmwesten - Google Patents

Description

DIPL-ING. HANS W. SCHÖNING " M. DtZ. 19ß9

««TCMTAMuiAiT 1 Q C Πβ / Q 2000 HAMBURG 1

PATENTANWALT Ί 3 Ö U O 4 3 Mönckebergstraße 31

(am Rathausmarkt) Telefon (0411) 33 80 85

SAAB Aktiebolag

Idnköplng /Schweden Anwaltsakte: 2523

Auf Wasser ansprechender, konduktiv arbeitender zweipoliger Sesuoisy für automatisch aufblasbare Rettungsgeräte _ΰ insbe« sondere Rettungsschwimmweöteno

Die Erfindung betrifft einen auf Wasser ansprechenden, konduktiv arbeitenden Sensor für automatisch aufblasbare

Rettungsgeräte, insbesondere Rettungsschwimmwesten, dessen Pole zusammen mit einer speisenden Batterie und einer zugehörigen elektronischen Steuerschaltung in einem Schutzge« häuse so untergebracht und angeschlossen sind, daß durch über Gehäuseöffnungen eintretendes Wasser die Sensorleitfähigkeit vergrößert wird, um ein Aktivierungssignal für dap Rettungsgerät zu erzeugen.

Rettungsschwimmwesten, die automatisch aktiviert werden, gehören heute praktisch zur persönlichen Ausrüstung eines Hilitärfliegers, doch benötigen auch Zivilflieger, Angehörige der Kriegs- und Handelsmarine, der Zollbehörden und des Lotsendienstes und andere Personen, die gefährliche Arbeit auf See auszuführen haben, ein am Körper tragt»ss?8s Rettungsgerät, °welches normalerweise so zusammengefaltet ist, daß es nur

oo wenig Raum benötigt und nicht wie übliche Rettungsschwimmen
tnwe3ten den Träger an der Ausführung seiner Arbeit hindern, ·■* aber eich beim Pail ins Wasser entfalten und schnell für JJ den erforderlichen Austrieb sorgen« Mit

KONTEN₁ DRESDNER SANK, KONTO-NR. ISISft · POSTSCHECK HAMBURG Ιββί 23

.'solchen Rettungsgeräten ist eine Rettung auöh dann nöglioh, wenn der Träger, "beispielsweise durch eine Ve.rletsung, unfähig ißt, sein Rettungsgerät selbst zu aktivieren, Yoraussetsung für die Einführung eines !solchen Rettungsgerät es auf den vorgenannten Gebieten ist, äaß -iia Automatik unabhängig von eioh ändernden äußeren Bedingungen fehlerfrei arbeitet.

Die bekannte Tatsache* daß See~ und Meerwasser eine . ' vergleichsweise gute elektrische Leitfähigkeit hat und für galvanische Elemente verwendbar ist oder auch

swsi mit Aisstand abgeordneten Polen einer elektrischen Schaltung eine vergrößerte Leitfähigkeit erssugen kann, ißt bersits verschiedentlich benutzt werden, tun automatisch tiber einen Antrieb einen an das Rettungsgerät angeschlossenen Iteuefcjasbahälter zu öffnen« Rettuügssehwlnmiwesten mit solchen elektrischen AktivierungsEchaltuagen sind sus der Patentliteratur bekannt» Bei öem auf V/asser reagierenden Sensor handelt OE sich vm swei längliche, labyrinthartig auf einer !'lachen Isolierstoff scheibe mit Abstand angeordnete Leiter, die zusammen mit einem festen Widerstand und einer angeschlossenen Batterie das Potential an der Steiierelsl-rtrode eines Transistors festlegen« Wenn am Sensor ksin Wasser vorhanden ist₅ ist sein Transistor 'ilcbt-lsitend? soba3.d aber Wasser iii den Sensor eintritt

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ORiGiNAt

wird das Potential so geändert, daß der SranBistor ein Signal erzeugt. Die Intensität dieses Signals, die mit dem Trßiisistorstrom ansteigt, beträgt ein Mehrfaches vom letzteren. Haeh eiuer weiteren Verstärkung in einem zweiten Transistor zündet das Signal eine kleine Sprengladung,, die mit dem entstehenden Explosionsdruck in konventioneller Weise einen COo-Druckgasbehälter ansticht.

Der Grund dafür, daß solche Rettungsschwimmwesten nicht auf dem Markt anzutreffen sind_r liegt offenbar darin, daß mit den bisher bekannten elektrischen Scheltungen in der Praxis keine genau abgeglichene Waßßerempfinälicb™ keit zu erreichen ist. Einerseits dar! die Empfindlichkeit nicht zu gering sein, damit dßß Aufblasen sicher er-< folgt, sobald der Sensor so naß wird, daß seine zwei Pole durch von vorn auftreffendes Wasser miteinander verbunden werden, d.h. der kritische Leitfähigkeitswert der Steuerschaltung für die Auslösung muß sicher erreicht werden, bevor die Pole vollständig ins Wasser eingetaucht sind, selbst wenn es sich um Binnenseewaeser mit geringerer Leitfähigkeit handelt» Andererseits darf die Wasserempfindlichkeit nicht so groß sein, daß ein Risiko einer unerwünschten Auslösung entsteht, wenn beispielsweise eine Leitfähigkeitßvergrößerung daraus resultiert, daß die Luft in der Umgebung der Schaltungs-

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teile mit Feuchtigkeit gesättigt ist, oder zum Beispiel im Hegen oder dienten Hebel, oder wenn klimabedingt Feuchtigkeit als Kondensat auf die FoIe fällt» Eine Aktivierung darf auch dann nicht erfolgen, wenn von außen Wassertropfen auf den Sensor auftreffen, wie es oft auf See der Pail ist, wenn Wellen tibergeben und Salzwasserspritser die Seeleute treffen, wobei wegen der relativ hoben Leitfähigkeit von Salzwasser ein sehr großes Risiko für eine Zustandsänderung der Steuerschaltung entsteht.

Die Empfindlichkeit der die Auslosung steuernden Schaltung muß daher sehr genau abgeglichen und eindeutig davon abhängig sein, ob der Sensor einer genau festgelegten Wassermenge ausgesetzt ist. Dieees Diskriminatorproblem ist, wie die vorhergehenden Ausführungen zeigen, sehr schwer zu läsen, denn physikalisch gesehen besteht keine scharfe Gcense zwischen dem Zustand, bei dem die Auslösung erfolgen soll und anderen Feuohtigkeitszuständen am Sensor, die stetig die Leitfähigkeit vergrößern. Bine Lösung dieses Problems ist aber dringend erforderlich, da eine irrtümliche Auslösung in gefährliche« Umgebungen, in denen man eine automatische Rettuagsschwimmweste fordert, wie s.B, in einem Kampfflugzeug, eine große Gefahr in sich birgt, die nur dadurch beseitigt werden

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kann, daß der Träger den aufgeblasenen Schwimmkörper durchsticht oder in sonstiger Weise entleert, wodurch dann aber die Rettungsschwimmweste unbrauchbar wird.

Bei den bekannten Lebensrettungsgeräten ist das Abgleichproblem noch nicht befriedigend gelöst worden, weil nur an die Vergrößerung der Wasserempfindlichkeit, nicht aber an das Risiko bei der ungewollten Auslösung gedacht wurde. Bei bekannten Sensoren mit zwei auf einer gemeinsamen Oberfläche angeordneten Leitern kann Feuchtigkeit als Kondensat oder als Tropfen an. der Oberfläche des Sensor die zwei Leiter naß machen rind die Strompfade zwischen den zwei Leitern in unkontrollierter Weise verändern. Wenn die Tropfen so groß sind, daß sie abfließen, erzeugen sie und der zurückbleibende Wasserfilm eine Benetzung, die sich besonders bei labyrinthartig ausgebildeten Leitern über einen großen Seil der Leiterlänge erstreckt* so daß dem Zustand sehr nahegekommen wird, bei dem ei ie Leiter des Steuerkreises in eine zusammenhängende Wassermasse eingetaucht sind·

Ein besonderer Nachteil der bekannten Anordnung ist tieren Tendenz zu Kriechströmen· Wenn das aufblasbare Rettungsgerät noch inaktiviert ist und der Sensor eine

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— Ό ~·

geringe !Feuchtigkeit enthält, entstehen leicht Kriechströme, weil die "beiden Leiter in einem gemeinsamen Bett angeordnet sind, an dem Feuchtigkeit und Wassertropfen leiclit gebunden werden· Der "bekannte Sensor verbraucht somit in feuchter Umgehung Strom, der während der gansen 3eit fließt ₉ la der dia fauch-*· tigkeit an der Oberfläche vorhanden ist. Ba äer Träger des Rettungsgeräte im allgemeinen keine Messgeräte zur Hand hat, um den laöesustsnd der Batterie " zu überprüfen, kann diese Beanspruchung der Batterie, wenn sie nicht häufig auegewechsslt ?7irii, ässu führen» daß das Rettungsgerät l<n öKt'ächllchen G-s nicht arbeitsfähig ist.

Die Batterie entladung und die unb-al'riedigenäe Erfassungsmögliohkeit dss tatsäehlicben Zu basieren auch auf dsr gewählten Schaltung, 3a er der iDransistor beispielsweisje an seinem Ausgang sin ι im wesentlichen linear Tsretärktas Eingsngsslgnal, d.h. der zur Zündkapsel flisßende Strom atsigt stets in gleichem Maße an wie die leitfähigkeit dee Sensorkreises bei größer werdender T?auehtigkeit imc*. "bsBäfitai? länge der zwei Sensorleiter gzüB&r wird. Bieter TTorgang ist bis zum Ausgangssignalwert, "bai dem die Sü&dlrapsel gezündet wirdjiiafeeiirftaEfBO ßa@ ein stänöigej? Strom-

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verbrauch auftritt. Dieser Stromverbrauch ist aucb nachteilig für die Zündkapsel, da die Stromwärme schädigend euf den Sprengstoff der Zündkapsel einwirkt, so daß deren Reaktivität vermindert sein kann. Auch die elektrische Zündkapsel an sich und ihr unvermeidlicher Kontaktwiderstand gegenüber der Schaltung bergen einen gewissen Unsicherheitsfaktor im Hinblick auf die für die Auslösung erforderliche. Signalgröße. Diese Signalgröße kann zwischen einem unteren Grenzwert, bei dem eine Auslösung möglich ist, und einem oberen Grenzwert, bei dem die Auslösung Bicher erfolgt, schwanken· Die bekannten Schaltungen können wegen der stetigen Verstärkercharakteristik nicht nur bei einem errechneten Eingangesignalpegel ansprechen, der einer bestimmten Befeuchtung der Leiter des Sensors entspricht, sondern in unkontrollierter Weise bei Eingangssignalpegeln, die ganz wesentlich von dem errechneten Pegel abweichen. Wenn man nun versucht, diesen relativ weiten Empfindlichkeitsbereioh einzuengen, entsteht entweder eine zu große Empfindlichkeit, so daß eine ungewollte Auslösung durch Feuchtigkeit, sprühendes Salzwasser usw. möglich wird, oder eine zu kleine Empfindlichkeit, so daß die Rettungsschwimiaweste auch dann unaktiviert bleibt, wenn der Träger in Binnen-

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- 8 seewasser von geringer Leitfähigkeit fällt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Rettungsgerätes der einleitend genannten Axt mit einem verbesserten Sensor, der das Rettungsgerät verläßlicher und in höherem Maße unabhängig von den Verwendungsorten macht» an denen manchmal sehr unterschiedliche und wechselnde Betriebsbedingungen herrschen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, einen Sensor zu schaffen, der trotz einer hohen Wasserempfindliohkeit gegen Feuchtigkeit sehr unempfindlich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe müssen der Sensor und die zugehörige Elektronikschaltung so ausgebildet sein, daß die Aktiviervorrichtung bei den verschiedenen Feuchtigkeitsbedingungen, denen das Gerät ausgesetzt ist, blockiert bleibt, aber sicher beim Eintauchen ins Wasser anspricht und genau den Zustand erfaßt, der typisch für den Gefahrenfall ist.

Vorstehende und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eine Sensorpol von der Innenseite des Schutzgehäuses gebildet wird und im Inneren des Schutzgehäuses getrennt von der Gehäueewand als zweiter Sensorpol eine Innenwand so aufgehängt ist, daß zwischen den beiden Wänden eine Kammer entsteht, in die über die Gehäuseöffnungen Wasser eintreten und auch herauslaufen kann, wobei der Abstand zwischen den Wänden so groß ist, daß die Pole nicht

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durch Feuchtigkeit und Wassertropfen überbrückt werden können und die für die Aktivierung erforderliehe Leitfähigkeit ^erhöhung nur erhalten werden kann, wenn sich die Kammer in erheblichem Maße mit Wasser anfüllt»

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Rettungsgerätes in Form einer aufblasbaren Schwimmweste und den beigefügten Zeichnungen»

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer am Träger befestigten Rettungsschwiinmweste in Bereitschaftsstellung«

Fig· 2 einen vertikalen Schnitt durch die Aktiviervorrichtung der Hettungsschwimmweste,

Figo 3 ein Schaltbild der Aktivierscbaltung gemäß Fig. 2»

Fig· 4 ein erläuterndes Diagramm,

Fig. 5 die Rettungeschwimmweste der FIg. 1 In aktiviertem Zustand und

6 eine abgewandelte Ausfüfarungsform*

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■ - ίο -

Wie die Pig,! zeigt, iet um den Hals des Trägers eine hufeisenförmige Hülle 1 herumgelegtj deren zwei Vorderteile an der Brust mit einer Schnalle 2 und einem die Brust umgehenden &urt 5 zusammengehalten werden. Die Hülle besteht aus einer länglichen Stoffbahn, die so zusammengefaltet ist, daß deren zwei Längsränder übereinander liegen und eine schlitzförmige öffnung bilden, die sich über den gesamten Umfang der Hülle erstreckte Die schlitzförmige Öffnung kann mit einem Verschluß 4» vorfe zugsweise mit einem Reißverschluß, verschlossen sein, der sich ohne personelles Eingreifen öffnen läßt. Im Inneren der Hülle t befindet sich der aufblasbare Auftriebskörper des Rettungsgerätes in zusammengefaltetem Zustand. Der Auftriebskörper ist somit aehr kompakt, so daß er den Träger nicht behindert. Außerdem ist der Auftriebskörper durch die Hülle gegen äußere Beschädigungen geschützt.

Das Aufblasen der Schwimmweste erfolgt mit Hilfe einer ™ Aktiviervorrichtung 5_f die sich in einer Stofftasche befindet, die an der Hülle 4 angebracht ist. behalten wird die Tasche 6 mit einem Band 7_f 3as an der Seite der Tasche angebracht ist, die dem Träger zugewandt ist« Die Aktiviervorrichtung kann auf zwei verschiedene Weisen aktiviert werden, entweder manuell durch Ziehen au einem Handgriff 8 oder dergl. oder automatisch, wens öie

Aktiviervorrichtung dadurch naß wird, daß der Träger ine Wasser fällt. Das Rettungsgerät, auf das sich die Erfindung bezieht, arbeitet mit einer automatischen elektromechanischen Aktivierung· Sie entsprechenden Geräteteile sind ausführlicher in der Fig.2 dargestellt, bei der es sich um einen Schnitt parallel zur Bildebene der Fig.1 in Richtung auf den Träger gesehen handelt.

Auf einem Gußteilrahmen 11 befindet sich ein Druckgasbehälter 12 mit beispielsweise Kohlendioxyd und ein Nippel 13, der den Raum unter dem Druckgasbehälter über eine Leitung 14 dee Rahmens mit der aufblasbaren Schwimmweste Über einen nicht dargestellten Schlauch, der durch die Hülle hindurchführt, verbindet. Ein Kolben 15 mit scharfer Spitze ist in einer Bohrung mit Hilfe eines Hebels 16 verschiebbar, der in dem Rahmen 11 bei 17 schwenkbar gelagert 1st.

Das andere Ende des zweiarmig ausgebildeten Hebele 16 kann durch einen Kolben 18 nach unten bewegt werden, welcher dichtend in einer Bohrung 19 des Rahmens 11 gelagert ist. Das obere Ende der Bohrung 19 ißt als Lager für eine Zündpatrone 20 ausgebildet, die eine kleine Sprengstoffladung enthält, die mit einer elektrischen Schaltung zur Zündung gebracht werden kann, wenn durch die Schaltung ein Strom fließt. Durch den Explosionsdruck

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. kann der Kolben 18 nach unten "bewegt werden. Die Abwärtsbewegung des Hebels 16 führt zu einer Aufwärtsbewegung des mit scharfer Spitze ausgebildeten Kolbens. Die gleiche Bewegung kann auch mit einem Handgriff 8 erreicht werden, der mit dem Kolben 18 über ein Seil verbunden ist. Um die Verschiebung der vorgenannten Bauteile anzuzeigen, befindet sich auf einem Lagerbolzen 21 eine drehbare Scheibe 22, von der zwei aufeinanderfolgende Sektoren mit unterschiedlichen Farben, z.B. grün und rot, versehen sind. Durch die Einwirkung einer Feder, die solange blockiert ist, wie die Bauteile die Stellung der Fig.2 annehmen, aber freigegeben wird, wenn eich der Kolben nach oben bewegt, verdrehen sich die Sektoren der Scheibe gegenüber einem Fenster 23 oder einem Zeiger an der S@hutzh.aube 24 am unteren Teil des Gerätes. Nach einer solchen Be\vegung verbleibt die Scheibe 22 in der neuen Stellung, so daß der Träger aufgrund der Farbangabe am Scheibenumfang erkennen kann, daß die Rettungsschwimmweste, die er anlegen will, noch nicht zuvor ausgelöst worden ist.

Eine Schutzhaube'25 in Gestalt einer Metallhülse ist am unteren Ende an den Rahmen 11 angeschraubt und berührt das Material der Sprengkapsel 20. Das Gehäuse 25 umgibt die elektrischen Bauteile des Gerätes, die so zusammengeschaltet sind, wie es die Fig«3 zeigt. Zur elektrischen Schaltung gehören eine Batterie 26, die im oberen Teil des

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Gehäuses 25 untergebracht ist, ein auf Wasser ansprechender Sensor 27 und eine elektronische Ventilschaltung 28, die sich in der Nähe der Sprengkapsel befindete Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Batterie aus einer Anzahl von übereinander gestapelten Zellen aus Nickel-Cadmium oder dergl., welche eine große Lebensdauer haben« Die positive Klemme (+) der Batterie ist mit der fest anliegenden Stirnwand 29 des Gehäuses 25 verbunden, während die andere Batterieklemme über eine Kontaktfeder 30 mit einer Schraube 31 verbunden ist, die axial durch den Sensor 27 hindurchführt. Außerdem hat dieser negative Anschluß die Aufgäbe,zwei' Isolierkörper 32 und 33 des Sensors zusammenzuhalten. Jeder dieser Teile greift mit . einem Außenteil in das Innere des hülsenartigen Gehäuses 25 ein. Von den Außenteilen aus laufen die Isolierkörper 32 und 33 konisch an einem engen Mittelteil 34 zusammen, wo sie mit der Schraube 31 zusammengehalten werden_o

Zwischen den Isolatorteilen und dem Metallgehäuse 25 befindet sich eine hülsenförmige Innenwand 35, deren Enden in axialer Richtung freiliegen, da die Wand 35 kürzer ist als der Axialabstand zwischen den Konusflächen der Teile 32 und 33. Die hülsenförmige Innenwand 35 hängt an einer Stütze 36, die den Zwischenraum 37 frei zugänglich macht. Die Stütze besteht vorzugsweise aus drei Stiften, die in den Raum 37 zwischen dem Mittelteil

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und der Innenseite der Innenwand 35 vorragen_e Diese . Stifte sind an ihrem unteren Ende mit dem unteren Isolatorteil 33 verbunden» Die oberen Enden der Stifte sind nach außen abgebogen und an der Innenseite der Innenwand 35 befestigt. Mindestens einer dieser Stifte besteht aus Metall und ist an der Innenwand 35 durch VerschweiSung angeschlossen, um einen guten elektrischen Kontakt 38 mit der Elektronikschaltung zu ermöglichen, dawit man die Innenwand 35 über einen Widerstand 39 mit der negativen Klemme der Batterie 26 verbinden kann.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal des Sensors befinden sich an dem Zwischenraum 37 zwei mit konstantem Abstand angeordnete Polflächen, Diese Polflächen sind einerseits die Wandung des Gehäuses 25 und andererseits die Innenwand 35. Dkp Raum 37 enthält normalerweise Luft, sie muß aber mit einer erheblichen Wassermenge aufgefüllt werden, um ein Ansprechen des Gerätes hervorzurufen. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt zwischen den Polflächen der zylindrischen Wände eine hohlzylindrische Kammer. Vorzugsweise sind die Polflächen mit Silber platierto obwohl auch andere nicht-korrodierende Metalle verwendet werden können. Die Polflächen haben einen solchen Abstand voneinander, daß ein Wassertropfen an der einen Oberfläche keinen Kontakt zur anderen Oberfläche hervorrufen kann. Aus diesem Grunde ist ein Mindestabstand

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- 15 von 5 mm zwischen den Oberflächen ratsam.

Das öurch den Stoff der Tasche 6 eindringende Wasser kann in den Ratnn 37 eindringen, da in dem äußeren
Gehäuse 25 Wandungsöffnungen vorgesehen sind, die sioh vorzugsweise oberhalb und unterhalb dee Raumes 37 befinden, so daß der mittlere Wandteil der Wand 25 geschützt bleibt. Die Zeichnung zeigt zwei Reihen von öffnungen 4o, die sich über den Umfang des Gehäuses 25 verteilen und die Möglichkeit geben, d** Reise 37 mit ausreichenden Wassermengen zu versorgen. Die Anordnung der öffnungen 40 oberhalb und unterhalb des Mittelteiles in der Nähe der Konusflächen der Isolatorteile 32 und 33 führen zu einer Belüftung des Sensorhohlraumes, so daß dieser
weitmöglichst frei von Feuchtigkeit gehalten wird. Die öffnungen 40 dürfen aber nicht so groß bemessen werden, daß äer Stoff der Tasche 6 nicht mehr in der Lage ist, Regen und Spritzwasser abzuhalten, die in Richtung auf den Sensor auftreffen. Andererseits müssen die öffnungen aber so groß sein, daß die Oberflächenspannung des Wassers, Wassertropfen, die in den Sensor eingedrungen sind oder sich darin durch Kondensation gebildet haben, nicht
mehr durch die Öffnung (oder öffnungen) 40 abtropfen
können. Je nach der Trageweise werden die Regentropfen an den oberen oder den unteren Öffnungen 40 austreten können. XJm den Hohlraum trocken zu halten und die bestmögliche

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Isolation der Anschlußklemmen des Sensors zu erhalten, bis das Wasser den Rau» 37 auffüllt, sollten die Isolatorteile 32, 33 und auch die Trägstifte 36 wasserabstoßend und nicht-hygroskopisch sein, so daß Wassertropfen und Feuchtigkeit nicht an den Oberflächen hängenbleiben. Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, die Tragstifte mit einem Isolierstoff, beispielsweise einem Kunststoff-Isolierstoff zu überziehen.

Die elektronische Ventilschaltung 28 befindet sich in einer nach unten offenen Ausnehmung des unteren Isolatorteils 33. Die genannte Öffnung ist von unten mit einem Deckel 41 verschlossen, welcher ein hohles mittleres Kontaktelement enthält. Durch dieses hohle Kontaktelement ragt ein Kontaktstift des Zündkreises der Sprengkapsel 20, wenn das Gehäuse 25 und die Bauelemente 26 und 28 am Rahmen 11 angeschraubt werden. Vor dem Aufsetzen des Deckels sollte der zu verschließende Hohlraum in bekannter Weise mit einem schmelzbaren thermoplastischen Harz ausgefüllt werden, um die einzuschließenden Anschlüsse gut gegen Feuchtigkeit und Stoß zu schützen»

Das aktive Bauelement der Ventilschaltung 28 ist ein Thyristor 42, der mit den zuvor erwähnten elektrischen Bauteilen so verbunden ist, wie es die Pig.3 zeigt. Die äußere Steuerelektrode 43 des Thyristors 42 ist mit der

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inneren zylindrischen Wand 35 verbunden und normalerweise von der zylindrischen Außenwand 25 getrennt, aufgrund der normalerweise sehr geringen oder völlig fehlenden Leitfähigkeit des Sensors 27. Aufgrund der anliegenden Batteriespannung, die in der Praxis beispielsweise 5»5 bis 7,5 V betragen kann, ist der Isolierwiderstand zwischen den zylindrischen Wandungsteilen 25 und 35 als unendlich groß anzusehen. Eieraus folgt, daß der thyristor normalerweise vollständig blockiert ist. Somit ist die Sprengkapsel 20, die in dem Abzweig 44 liegt, normalerweise ebenfalls abgetrennt, so daß kein Strom aus der Batterie entnommen wird. Sobald die Leitfähigkeit der Steuerschaltung von Null abweicht, d.h. wenn sich das Potential an der Elektrode 43 in positiver Richtung verschiebt, fließt ein schwacher Strom I zum Thyristor 42. Das erwähnte Potential und der erwähnte Strom hängen bei der dargestellten Ausführungsform jeweils von der Leitfähigkeit des Sensors 27 und dem festen Widerstand 39 ab. Je höher die Leitfähigkeit des Sensors wird» <?.esto größer wird auch der Strom I . Der Thyristor iet so ausgelegt, daß er bei einer bestimmten Größe von I auslöst. Unter dem Einfluß der Steuerelektrode 43 ergibt sich auch eine leitende Verbindung zwischen den beiden anderen Elektroden des Thyristors, so daß auch ein Stromfluß in der Zweigleitung 44 einsetzt. Durch Verwendung geeigneter Bauelemente kann der Ansprechwert, der durch den Thyristor selbst festgelegt ist, so klein gemacht

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werden, daß er nur einer unbedeutenden Stromentnahme, aus der Batterie 26 entspricht. Mit der vorerwähnten Batteriespannung und Widerstandswerten von 1 Kiloohm bzw. 4 Kiloohm des Widerstandes 39 und des Sensors 27 fließt durch diese Widerstände ein Strom von 1 mA, und es ergibt sich eine Auslösung bei einem Strom I_ von

0,25 mA. Durch diese Bemessung bleibt die Stromversorgung des Rettungsgerätes für eine erhebliche Zeit sichergestellt, selbst wenn die Leitfähigkeit im Steuerkreis sich in der Nähe des kritischen Wertes befindet, wenn im Sensor eine gewisse !Feuchtigkeit vorhanden ist*

Ein besonders wichtiges Herfcsal der Elektronikschaltung liegt in dem Lawineneffekt, der sich bei der Auslösung des Thyristors ergibt. Diesen Lawineneffekt erläutert die Fig.4j die das Auslösesignal I . d„h. den Stromfluß in der Leitung 44» als Punktion der Leitfähig= keit G des Sensorkreises zeigt. Das Diagramm zeigt in einer ausgezogenen Linie den Thyristorstrom. Es ist erkennbar, daß ein sehr scharf ausgeprägter Auslösepunkt vorhanden ist, an dem der Strom I_ nur 1/1000 oder weniger des Höchstwertes beträgt, Äen das Signal in der betrachteten Schaltung erreichen kann. Hinter dem Auslösepunkt verläuft die Stromkurve I steil nach oben, d.h. die Signalgröße wächst momentan im Auslösepunkt, d.h. bei dem Auslöse-Leitfähigkeitswert G^₉auf den Maximalwert an» Der

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ItBitfäbigkeitewert Q^₁ ist vorhanden, wenn die Seneorkammer 57 mit Wasser angefüllt ist.

Es ist auch zu beachten, daß der Vorgang nicht umkehrbar ist, d.h., daß nach dem Erreichen des Ausreisepunktes das Signal I_Q vollständig unabhängig von G wird. Dieses Signal endet nicht eher als bis die Speisung aus der Batterie unterbrochen wird. In dem Diagramm der Fig.4 sind zwei Signalpegel I^ und I₂ angegeben. Bei dem geringeren Signalpegel kann die Zündung der Sprengkapsel 20 eintreten. Dieser Grenzwert wird vom Hersteller vorgegeben. Der andere Signalpegel Ig kennzeichnet den Signalpegel,, den man fordern kann, um alle oder mindestens die meisten der Sprengkapseln eines Satzes zu zünden. Diese Streuung zwischen I₁ und I₂ ist beachtlich und es ist aus der Fig.4 erkennbar, das I₁ nur halb so groß wie I₂ sein kann.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise soll angenommen werden, daß das Rettungsgerät gemäß Fig.1 inaktiviert ist und daß der Sensor 27 der Aufblasvorrichtung zunächst trocken ist, da zwischen seinen Polen nur isolierende Luft ist. Da die Steuerschaltung auf dieee Weise unterbrochen ist, kann man den Thyristor 42 als geschlossenes Ventil ansehen, welches einen Stromfluß im Zündkreis der Sprengkapsel 20 verhindert. In dem I_-G-Diagramm ist dieser Schalt-

Ck

zustand als Nullpunkt des Diagrammes wiederzufinden.

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Es wird jetzt angenommen, daß in den Sensor Feuchtigkeit eindringt und daß sich zwischen den zylindrischen Wänden 25t 35 in defc Baum 37 eine vergrößerte Waseerkonzentration befindet. Zu Beginn liegt diese Wasserkonzentration in gasförmigem Zustand und später in Form von ständig größer werdenden, nicht zusammenhängenden !Dropfen vor. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich der elektrische Zustand der Schaltung noch nicht. Selbst wenn an den Isolatorkörpern 32 und 33 kleine Kriecbströme einsetzen, bleiben noch der Leitfähigkeitswert G und damit der Strom I auf einem sicheren geringen Wert bezogen auf die Werte, bei dem das elektronische Ventil schaltet. Sie Tatsache, daß die Auslösung noch nicht bei solchen Feuchtigkeitszuständen auftritt, hängt auch von der Ausbildung des Sensors ab, welcher verhindert, daß zwischen den Sensorwänden Tropfen hängenbleiben und daß im unteren Teil der Sensorkammer 57 eine Feuchtigkeitsansammlung in größerem Maße erfolgt. Das Wasser kann ständig frei über die öffnungen 40 abfließen.

Erst wenn eine größere Wassermenge in den Sensor eingetreten ist, so daß eich der Raum 37 anfüllt und

durch eine zusammenhängende Flüssigkeitsmenge zwischen einer kleinen Oberfläche der inneren Zylinderwand 35 zur Innenseite der äußeren Zylinderwand

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eine elektrisch leitende Verbindung entsteht, wird die Leitfähigkeit G so groS, daß die elektronische Ventilschal bung ihren Zustand ändern kann. Da das erfindungsgemäße Rettungsgerät in den verschiedensten Umgebungen verwendet werden soll, in denen sich Feuchtigkeit und Wetter ändern, wie es insbesondere auf See der Pail ist, und da die erwähnten sich ändernden Umgebungsbedingungen die Ansprechempfindlichkeit des Rettungsgerätes beeinträchtigen, wurde dem Auslösewert 6-^_r eine besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Der Wert G-^₂, ist so gewählt, daß er auch dann noch nicht erreicht wird, wenn die erste leitende Verbindung zwischen den Sensorpolen hergestellt wird. Der Wert G^ wird erst dann erreicht, wenn das Wasser in dem Sensor ein höheres Niveau erreicht und ein größerer Teil der sich gegenüberliegenden Sensorpolfläche:.; mit Wasser überbrückt werden. Auf diese Weise entsteht eine größere Sicherheit gegen eine irrtümliche Auslösung, wenn beispielsweise Salzwasser mit einer vergleichsweise hohen Leitfähigkeit iDropfen für Tropfen durch die perforierten Wände der Bauteile 6 und 25 eindringt oder wenn ein Sensor, der zuvor auf See verwendet wurde und an seinen Isolatorteilen Salzablagerungen enthält, anschließend bei stürmischem Regen mit Regenwasser besprüht wird, weil sich auch im letztgenannten Falle eine erhebliche Vergrößerung der leitfähigkeit ergeben kann. Andererseits ist die Schaltung so zu dimensionieren, daß der Auslösewert G-^_r mit

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großer Sicherheit erreicht wird, wenn eine solche Wassermenge in den Sensor gelangt, daß die gesamten zylindrischen Sensoroberflachen naß werden, wie es der EaIl ist, wenn der !rager des Rettungsgerätes ins Wasser fällt* Beachten muß man vor allsm den Minimal-Leitfähigkeitswertj, der für den Rettungsfall in Bianenseev/ssser vorhanden sein muß_e

Wenn die Leitfähigkeit den Auslösewert erreicht,; durch·= ^ läuft das Signal I augenblicklich den Ansprechbereich I^ bis Ig der Sprengkapsel 20, so daß die Zündung erfolgte Wäre dagegen die Kennlinie stetig ansteigend₉ wie es Pig_o4 in gestriehelten Linien seigt« t*äre die Zündung in AOhäa= gigkeit von der Leitfähigkeit nicht so sicher.

Wenn die Sprengkapsel 20 detoniert, ergibt sich ein Gasdruck' über dem Kolben 18 (Pig_s2), εο daß der Kolben 18 sich nach unten bewegte Zur gleichen Zeit drückt der Hebel 16 den Kolben 15 nach oben gegen eine Membrane ₉ die W normalerweise den Druckgasbehälter 12 verschließt» Sobald die Membrane durchstochen ist, gelangt das Druckgas aus der Druckgasflasche in die aufblasbaren Teile 47 der Rettungsschwimmweste» Damit die aufblasbaren Eeile 47 bei der Aktivierung gemäß Pig·5 ohne manuelles Eingreifen aus der Hülle 1 heraustreten können, sollte die letztere

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so ausgebildet sein, daß sie sich automatisch bei Aktivierung des Rettungsgerätes öffnete Tön eine solche Auslösung zu ermöglichen, kann der Verschluß, wie Figo5 zeigt, mit Wandelementen 48 versehen sein, «tie dem inneren Überdruck in der Rettungsschwimmweste bei deren Aktivierung ausgesetzt sind und den Druck in Querkräfte umwandeln, die mindestens an einem Punkt des Verschlusses angreifen, an dem dieser schwächer ausgebildet ist_o Auf diese Weise läßt sich der Verschluß von innen öffnen_o

Der vorstehend beschriebene dreidimensionale Sensor erfaßt die in den Sensor eintretende Wassermenge· Das Wasser zwischen den Polen des Sensors ist physikalisch einer Anzahl von parallel zwischen den Sensorpolen liegenden Widerständen gleichwertig, von denen jeder einzelne eine bestimmte Strommenge zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächenelementen leitet. Je mehr Wasser zwischen den Sensorpolen vorhanden ist und je größer die benetzten Polflächen sind, desto größer ist die Anzahl solcher Widerstände, die sich unter dem Wasserspiegel befinden und desto größer wird auch die hieraus resultierende Leitfähigkeit« Weil der erfindungegemäße Sensor in Abhängigkeit von dem Volumen des eintretenden Wassers arbeitet, vergrößert er erheblich die Sicherheit des Rettungsgerätes im Vergleichmit einem

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. Sensor mit zwei länglichen auf einer gemeinsamen Basis angeordneten Leitern,, deren benetzte Länge die entscheidende Größe für den Zeitpunkt der Aktivierung ist. Bei entsprechendem Abstand der Pole wird erheblich mehr Wasser für das Auslösen des dreidimensionalen Sensors benötigte Dieses Merkmal ist besonders wichtig, damit das Rettungsgerät in feuchter Umgebung unbeeinträchtigt bleibte

Die abgewandelte Ausführungsform des Sensors 27 der Figo unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausfüh= rungsform dadurch, daß die äußere Polfläche 50 des Sensors durch Prägen oder Pressen des Wandungsmaterials mit Reihen von gaupenartigen Öffnungen 51 und 52 versehen ist. Die Reihe der nach unten gerichteten öffnungen 53 verhindern, daß von oben kommendes Wasser in die Kammer des Sensors eintreten kann, ermöglicht aber einen Wassere intritt, wenn der Sensor eingetaucht wirdo Im Hinblick auf den Wasserabfluß aus dem Sensor sollten die unteren gaupenförmigen öffnungen 52 etwas größer sein als die oberen. Wenn man den Sensor in dieser Weise ausbildet, ergibt sich der gleiche Schutz gegen die tJmgebungsbedingungen, wie bei der Verwendung der zuvor beschriebenen Stofftasche 6.

Die vorstehend beschriebene Erfindung ist nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt und läßt sich im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche in verschiedenster Weise abwandeln»

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Claims (1)

1. - 25 Patentansprüche o

   ■ 1,/Auf Wasser ansprechender, konduktiv arbeitender»zweipoliger Sensor für automatisch aufblasbare Rettungsgeräte, insbesondere RettungsSchwimmwesten, dessen Pole zusammen mit- einer speisenden Batterie und einer züge» hörigen elektronischen Steuerschaltung in einem Schutzgehäuse so untergebracht und angeschlossen sind, daß durch über Gehäuseöffnungen eintretendes Wasser die Sensorleitfähigkeit vergrößert wird, um ein Aktivierungssignal für das Rettungsgerät zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Sensorpol von der Innenseite des Schutzgehäuses (25) gebildet wird und im inneren des Schutzgehäuses (25) getrennt von der Gehäusewand als zweiter Sensorpol eine Innenwand (35) so aufgehängt ist, daß zwischen den beiden Wänden (25, 35) eine Kammer (37) entsteht, in die über die Gehäuseöffnungen (40; 51, 52) Wasser eintreten und auch herauslaufen kann, wobei der Abstand zwischen den Wänden (25_f 35) so groß ist, daß die Pole nicht durch Feuchtigkeit und Wassertropfen tiberbrückt werden können und die für die Aktivierung erforderliche ieitfähigkeitserhöhung nur erhalten werden kann, wenn sich die Kammer (37) in erheblichem Maße mit Wasser anfüllt»

   009835/1282

   Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (25) hülsenartig ausgebildet ist und einen Isolator (32, 33) umschließt, welcher in der Mitte der Kammer eine Einschnürung (34) hat, daß die Innenwand von einem Rohr (35) gebildet wird, das frei den Einschnürungeteil (34) des Isolators (32, 33) koaxial zur Gehäusewand umgibt, um zwischen dan Polflächen eine ringförmige, in axialer Richtung offene Kammer (37) zu bilden, und daß das Rohr Ci»5) von innen punktweise am Isolator (32, 33) aufgehängt und elektrisch mit der Schaltung verbunden ist»

   3» Sensor nach Anspruch 2_B dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse eine längliche Kappe (25) ist, deren geschlossener Endteil durch den Isolator (32, 33) wasserdicht vom Sensor abgetrennt ist und die Batterie (26) enthält_s und deren Offenes Ende auf der anderen Seite des Sensors eine Kammer für die Schaltelemente (39, 42) und den Signalausgang bildet₉ und daß durch die Einschnürung (34) des Isolators (32₉ 33) ein Leiter (31) hindurchführt, der die Batterie (26) mit den Schaltelementen verbindet.

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   ORJGINAL

   ο Sensor nach Anspruch 2 und 3. dadurch gekennseiehnet, daß der Isolator (32, 33) aus «eeserabatoßendem Material "besteht und seine "beidseitig der Einschnürung (34) liegenden Teile, die nu.t Abstand zu. ϋ?.η Enden aas Rohres (35) angeordnet sind, geneigt© was se: ablenkende Obe:?iiäehea haben, welche dae Innere der mit Wasser z^piü füllenden Kammer (37) axial "begrenzen und daß die Kammer (37) in der Habe der geneigten Flächen des Isolatorr, (52, 33? über eine Reihe von Offnxmgen (4-0) der Schutzgehäusewand nach außen geöffnet ist.

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