DE2008662A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Schiffes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Schiffes

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DE2008662A1 DE19702008662 DE2008662A DE2008662A1 DE 2008662 A1 DE2008662 A1 DE 2008662A1 DE 19702008662 DE19702008662 DE 19702008662 DE 2008662 A DE2008662 A DE 2008662A DE 2008662 A1 DE2008662 A1 DE 2008662A1
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/14Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Weschwindigkeit eines Schiffes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Schiff es relativ zum Wasser durch Vergleich des Gesamtdruckes der örtlichen Strömung um das Schiff mit dem statischen Druck, wobei die beiden Drücke an geeigneten Stellen des Schiffes aufgenommen werden, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die Druckdifferenz zwischen dem Gesamtdruck und dem statischen Druck entspricht dem Staudruck, welcher ein quadratisches Maß für die Geschwindigkeit des Schiffes mit Bezug auf das durchfahrene Wasser istc Durch geeignete Umformung des Druckmeßwertes in ein elektrisches Signal kann eine Anzeige des Geschwindigkeitswertes auS-einem Ablesegerät oder eine Aufzeichnung in einem Schreiber erreicht werden; die Meßgeräte heißen "Schiffslog" oder "Xiahrtmesser ". Der zurückgelegte weg kann durch Integration der Geschwindigkeit bestimmt werden.
  • Nach einem gebräuchlichen Verfahren wird mit einem sog.
  • Ausfahrlog der Gesamtdruck in unmittelbarer @ähe des Schiffskörpers gemessen. Das Ausfahrlog besteht aus einem einseitig offenen Rohr, dessen anderes Ende durch eine Meßanordnung verschlossen ist. Um aus dem Gesamtdruck den als i,ab für die Geschwindigkeit dienenden Staudruck abzuleiten, ist als Nebenmessung die Gegenschaltung des statiscnen bruckes erforderlich.
  • Ist das Ausfahrlog als Pitot-Rohr ausgebildet, bei dem nach Einstellen des am verschlossenen Ende angeordneten Manometers im Rohr und im Manometer selbst der Gesamtdruck herrscht, so ist eine besondere sIeßstelle für den statischen 1> Druck erforderlich, während bei Ausbildung des Ausfahrlogs als Prandtl 'Rohr Gesamtdruck und statischer Druck an einem Ort entnommen werden. Die direkte Anzeige des Staudruckes kann mittels eines Differenzdruckmanometers erreicht werden.
  • Bei beiden Verfahren ruht das ;asser im wesentlichen, da sich die Wassermeßvolumine nur langsam entsprecnend der Änderung der Schiffsgeschwindigkeit verschieben. Bei den Messungen muß unbedingt darauf geachtet werden, daß um das Schiff herum bei Bewegung des Schiffes eine Reibungsgrenzschicht aufgebaut wird, die durch die Bewegungen des schiffes im querab Vergleich zu dem weiter entfernten, ungestörten Wasser so beeinflußt ist, daß innerhalb dieser Schicht eine einwaldfreie Gesamtdruckmessung nicht mehr erfolgen kann. Nur die Wahl der Meßstellen fLir den statischen Druck ist beliebig, da dieser bekanntlich verlustlos durch die Grenzschicht bis an die Druckentnahmestelle übertragen wird.
  • Die Meßöffnungen der Stauloggen, zu denen außer den oben erwähnten Ausfahrloggen auch'die Stevenstauloggen und die beitenstauloggell gerechnet werden, müssen also außerhalb der gestörten Schicht liegen.
  • Durch Vorbauten mit Stauplatten werden bei den Steven- und den Seitenloggen Schräganströmungen der Meßquerschnitte vermieden .
  • Außer diesem Verfahren, bei dem eine Druckdifferenz gemessen wird, die ein quadratisches ziaD für die Relativgeschwindig- -keit gegenüber dem durchfahrenen Wasser ist, ist es bekannt, diese GeschiF digkeit mittels eines zylindrischen Körpers zu messen, der durch zu seiner Längsachse schräggestellte Flügel in Abhängigkeit von der Strömung in Umdrehung versetzt wird, wenn er hinter dem Schiff geschleppt wird Dieses Schleppiog-Verfahren hat den Nachteil, daß die sehr stark geschwindigkeitsabhängigen Charakteristiken des schräg angestömten Propellerkörpers so stark in die gemessene Drehzahl eingehen,, die ein Maß für den zurückgelegten Weg ist, aaß der gemessene Wert mit einem erheblichen Fehler-versehen ist. Die aus der Drehzahl als indirektes Maß abgeleitete Geschwindigkeit ist daher entsprechend ungenau bestimmbar.
  • Weiterhin kann ein Schleppiog nicht bei Seegang, bei Geschwindigkeiten über 16 knein flachen Gewässern oder in Eis verwendet werden. Außerdem wird das S-chlepplog in dem turbulenten l?achst-rom des Schiffes gefahren. Sin weiterer Nachteil ist der Verschleiß dieser Vorrichtung. Dieses Meßverfahren ist bekanntermaßen noch schleeilte-r als das zuerst genannte Verfahren, obwohl es ein dynamisches Verfahren ist.
  • Die Erfindung bezweckt die Angabe eines Verfahrens der Cenannten art, bei dem die erheblichen Störungen durch die Grenzschicht und andere außenbordliche hindernisse ausgeschaltet werden. Weiterhin solXie bestimmung der Schiffsgeschwindigkeit auch durch Messung anderer physikalischer größen als einer Druckdifferenz möglich sein.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein ungestörter Strömungsfaden der Strömung durch das Schiffsinnere geführt wird, dessen Strömungsgeschwindigkeit durch die Druckdifferenz des Gesamtdruckes und des statischen Druckes am Anfang bzw. am sunde des Strömungsfadens bestimmt ist, und diese Strömungsgeschwindigkeit als Maß für die Schiffsgeschwindigkeit gemessen wird.
  • Damit steht im Inneren des Schiffes ein von allen AuBeneinflüssen völlig unabhängiger stabiler Strömungsfaden zur Verfügung, dessen StrömungBgeschwindigkeit auf verschiedene Weise gemessen werden kann. Da das Wasser im Strömungsfaden strömt, kann sich vor dem Auslenkquerschnitt das ladens aus der Anströmung keine Grenzschicht ausbilden, falls der Auslenkquerschnitt in der Grenzschicht liegen sollte; somit sind die erheblichen Störungen der Grenzschicht ausgeschaltet.
  • Um auch kleinste Störungen, insbesondere bei kleinen huslenkquerschnitten, völlig auszuschalten, wird vQrzugsweise der Strömungsfaden an einer Stelle aus der Anströmung in das Schiffsinnere gelenkt, an der sich an der Außenhaut des Schiffes noch keine Grenzschicht größerer Stärke ausgebildet hat Solche Stellen befinden sich am Vorsteven (Stevenlog) und an den Seiten des Vorschiffes (Seitenlog),.
  • Es empfiehlt sich, daß der Faden an einer Stelle aus dem Schiffsinneren herausgeführt wird, an der an der Außenhaut bei Fahrt ein statischer oder dynamischer Unterdruck herrscht.
  • Áuf diese Mei;se wird die oben definierte Druckdifferenz sogar vergröBert,- so daß die Strömungsgeschwindigkeit in dem Strömungsfaden ebenfalls vergrößert wird. Die- Meßgenauigkeit bei der Messung der Strömungsgeschwindigkeit ist größer, weil der Geschwindigkeitswert größer ist. Diese Strömungsgesch,windigkeit innerhalb des Strömungsfadens kann somit durchaus größer sein als die, - Strömungsgeschwindigkeit in einem außerhalb der Grenzschicht sich am Schiff entlang erstreckenden .Strömungsfaden. Auch an dem Austrittsquerschnitt kann sich wegen der Strömung im Faden keine Grenzschicht ausbilden. Am Austrittsquerschnitt ist diese Tatsache aber nicht so wichtig, weil sich - Wie bereits erwähnt - der statische Druck ungestört durch die Grenzschicht hindurch fortsetzt.
  • zur die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit bieten sich verschiedene bent Verfahren an. Vorzugsweise wird die Strömungsgeschwindigkeit aber aus dem in dem Strömungsfaden herrschenden Staudruck bestimmt. Weiterhin kann sie aus der Änderung der Geschwindigkeit bei Änderung des Strömungsfadenquerschnittes bestimmt werden. Es empfiehlt sich, die Strömungsgeschwindigkeit auf elektromagnetischem oder induktivem ieg zu bestimmen, da dann in die Strömung selbst keine Meßkörper eingebracht zu werden brauchen. Dies ist aucn bei dem Verfahren der Fall, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit aus den Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeiten zweier Ultraschallwellen bestimmt wird, von denen eine mit und die andere gegen die Strömung läuft.
  • Die derart bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten müssen einmal zu den Gescnwindigkeitswerten des Schiffes mit Bezug auf das durchfahrene Wasser in einer Eichung korreliert werden.
  • Ein weiterer Zweck der erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß im Schiffsinneren eine Rohrleitung mit mindestens einer Strömungsmitteleihtrittsöffnung, deren Eintrittsebene sich im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt, und mit mindestens einer Strömungsmittelaustrittsöffnung im Bereich der Außenhaut des Schiffes angeordnet und in der Rohrleitung eine Strömungsgeschwindigkeitsmeßeinrichtung eingeschaltet ist.
  • Vorzugsweise ist die Austrittsöffnung' mit Bezug auf die Eintrittsöffnung nach achtern versetzt.
  • Sie durch die bereits definierte Druckdifferenz in der Rohrleitung erzeugte Strömung kann innenbords zu jed r Zeit, in @@@ Schiff und jeder Form und für/die Besatzungsangehörigen gefahrlos für Messungen der Schiffsgeschwindigkeit benutzt werden.
  • Vorzugsweise ist die Strömungsmitteleintrittsöffnung am Vorsteven in Schiffsmitte ausgebildet, da hier alle Störungen durch die Qrenzschicht vermieden werden.
  • Falls der für die Ausbildung der Eintrittsöffnung vorgesehene Stevenabsohnitt schräg zur W'assterlinie verläuft, ist die Öffnung in einem die Strömung aufstauenden Vorbau ausgebildet.
  • Die öffnung ist dann in einer senkrecht zur Richtung der einfallenden Horizontalströmung vor dem Schiff sich erstreckenden Stauplatte ausgebildet, um den Einfluß der durch die Umlenkung der Strömung am Schiffskörper auStretenden vertikalen Strömungskomponente d.hv eine Schräganstömung der Eintrittsöffnung, auszuschließen. Bei Bugwulsten ist je nach Lage des Wulstes die Eintrittsöffnung auf der Wulstkuppe oder auf dem Steven ausgebildet.
  • Ist die Ausbildung der Eintrittsöffnung am Vorsteven und in Schiffsmitte nicht möglich, so ist je eine btrömungsmitteleintrittsöffnung im Vorschiff symmetrisch zur Schiffsmitte am Steuerbord bzw. Backbord ausgebildet, die einem zum Bug hin offenen oder teilweise verschlossenen und auf der Außenhaut befestigten Halbtrichter nachgeschaltet ist. Die Achse des Trichters liegt strömungsrecht. Bei dem aus der Außenhaut heraustretenden und halboffenen Trichter ist der Einlaufquerschnitt in dem Trichter so angeordnet, daß das Einströmen aus einem Wasservolumen außerhalb der Reibungsschicht erfolgt.
  • Zum Auslaß der Strömung aus dem Schiffskörper ist vorzugsweise je eine Strömungsmittelaustrittsöffnung am Steuerbord und/oder Backbord ausgebildet. Es kann sich aber auch als zweckmäßig erweisen, daß die Austrittsöffnung im Schiffsboden ausgebildet ist.
  • Je nach angestrebtem Wert der Strömungsgeschwindigkeit in der Meßrohrleitung schließt jede Austrittsöffnung bündig mit und/ der Außenhaut des Schiffskörpers ab/oder ist vom Bug nach achtern gesehen vor oder im Bereich der Austrittsöffnung ein Unterdruck erzeugender Vorbau angeordnet. Durch die Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den Drücken an Eintritts- und Austrittsöffnung wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung erhöht.
  • Die Öffnungen sind an solchen Stellen ausgebildet, die am wenigsten einem Bewuchs ausgesetzt sind.
  • Die Erfindung sieht schließlich vor, daß die Meßleitung im Betrag des größten Trimmwinkels nach achtern ansteigt, damit im getrimmten Zustand des Schiffes eine im wesentlichen horizontale Lage des nach achtern führenden Abschnittes der Rohrleitung erreicht wird. Da sich bei Tiefgangsänderungen oder Schiffsbewegungen die statischen Drücke an beiden Öffnungen im gleichen Sinne ändern, bleibt die Druckdifferenz konstant.
  • Es empfiehlt sich, die Meßeinrichtung in der Rohrleitung herausnehmbar anzuordnen und die Rohrleitung auf beiden Seiten der Meßeinrichtung durch Schieber verschließbar,zu machen.
  • eine Staublende oder Als durchströmtes Meßgerät kann bei einer AusSührungsSorm / ein Venturi-Rohr in die Rohrleitung eingeschaltet sein.
  • Bei einer anderen iusführungsfort der Vorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dig Rohrleitung in einem Abschnitt aus einem von einem magnetischen Feld durchsetzbaren Material besteht, dieser Abschnitt in dem Feld eines Elektromagneten derart angeordnet ist, daß die Beldlinien senkrecht zur Rohrleitungsachse verlaufen und in der Wandung der Rohrleitung Elektroden angeordnet sind, die mit einer Meßschaltung verbunden sind.
  • Bei einer dritten Ausführungsform können auf der Innenfläche der Rohrwandung zwei Ultraschallgeber und zwei Ultraschallempfänger angeordnet sein. (Doppler-Verfahren).
  • Als umatrömte Meßvorrichtung ist in der Rohrleitung ein Pitot-Rohr, ein Staublech, eine Schwenkklappe, ein Flügelrad oder dergleichen angeordnet.
  • Die ersten drei Meßgeräte haben den Vorteil, daß in die Strömung keine Meßkörper eingebracht werden.
  • Nach Umformung der Meßwerte in elektrische Signale kann eine Anzeige an beliebig vielen Stellen des Schiffes erfolgen.
  • Die Rohrleitung hat eine glatte Innenwandung und ist so verlegt, daß sie nur einen kleinen Umlenkwiderstand aufweist. Der Strömungsfaden im Rohr findet daher einen kleineren Strömungswiderstand als ein längs der Außenhaut auf einem längeren, gekrummten Weg außerhalb der Grenzschicht geführter Strömungsfaden, der durch Abweichungen der Außenhaut von einer glatten Fläche, z. B. durchAusbauten und Bewuchs, beeinflußt wird. Ple.ttenstöke, ieten und Schweißnähte können ebenfalls Störungen hervorrufen.
  • Das Verahren und die Vorrichtung sollen nun anhand einiger Figuren ausführlich dargestellt werden, damit die neuartigen Merkmale und die Vorteile der Erfindung klar herausgestellt sind. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzip schaubild der Vorrichtung, Fig. 2 ein Prinzipschaubild einer bevorzugten elektromagnetischen Zeßeinrichtung, Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung der Meßeinrichtung in der Rohrleitung, Fig. 4 Längsschnitte und Vorderansichten der-Ausbildung der Strömungsmitteleintrittsöffnungen bei verschiedenen Stevenformen, Fig. 5 Querschnitte durch den Schiffskörper zur Darsteliung der verschiedenen Ausbildungsmöglichkeiten der Strömungsmittelaustrittsöffnungen, wobei das Schißfsvolumen schraffiert und die Einströmöffnung am Vorsteven ausgebildet ist, Fig. 6 einen Teilschnitt zur Darstellung besonderer Ausbildungsformen der Strömungsmittelaustritts öffnungen und Fig0 7 zwei Querschnitte zur vergrößerten Darstellung der Ausbildung der Einströmquerschnitte bei den Ausführungsformen, bei denen die Sintrittsöffnungen nicht am Vorsteven ausgebildet sind.
  • ach Fig. 1 erstreckt sich in einem Schiffskörper 1 vom Bug bis etwa zur Schiffsmitte eine mit einer Strömungsmitteleintrittsöffnung 2 und einer Strbmungsmittelaustrittsöffnung 3 versehene Lleßrohrleitung 4. In der Rohrleitung 4 ist eine Leßeinrichtung 5 zum Messen der Geschwindigkeit der Strömung im Rohr 4 eingeschaltet.
  • Im Rohr 4 fließt in der Meßeinrichtung 5 die Strömung in Richtung 4. Das Joch 7 eines Elektromagneten umgreift mit seinen Polschuhen einen Abschnitt 4a der Rohrleitung, der aus einem von einem magnetischen Feld durchsetzbaren Material hergestellt ist. Das Rohr 4 einschließlich des Rohrabechnittes 4a ist aus einem Kunststoff, Kupfer, Bronze oder dergleichen hergestellt. Die Wicklung 8 des Magneten 7 ist an einen Generator 9 angeschlossen, so daß das Rohr in senkrechter Richtung von einem kräftigen Magnetfeld durchsetzt wird. Quer zur Richtung des Magnetfeldes und zur Strömungsrichtung befindet sich ein Slektrodenpaar 10, 11.
  • Zwischen den Elektroden 10 und 11 wird an der Elektrode 12 das ullpotential abgegriffen. Die Elektroden 10 und 11 sind mit zwei in Reihe geschalteten Brückenwiderständen 13 und 14 verbunden, zwischen den die Elektrode 12 über Vorwiderstand 15 und Stromquelle 16 angeschlossen ist.
  • Stromquelle 16 und Vorwiderstand 15 erzeugen eine Vergleichsspannung, die etwa derjenigen Spannung entspricht, die zwischen den Elektroden 10 und 11 entsteht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit etwa der Hälfte des Meßbereiches entspricht. Es entsteht eine Kompensationsschaltung, die an den Widerständen 13, 14 ein Ausgangssignal liefert, das über dem Meßbereich symmetrisch zum Nullpunkt liegt, aber nature lich durchgehend geeicht wird. Dieses Signal wird an den Eingang eines egentakt-Transistorverstärkers gelegt. Der Mittelpunkt dieser Verstärkerschaltung wird an den Symmetriepunkt zwischen den Widerständen 13 und 4 gelegt, Der Verstärker besteht aus den in Gegentakt geschalteten Transistoren 17 und 18, die von der Stromquelle 19 symmetrisch gespeist werden.
  • Er kann auch mehrstufig sein. Im Ausgang liegt das Anzeigegerät 20.
  • Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil-, daß die Elektroden 10, 11 und 12 die Strömung innerhalb der Rohrleitung 4 nicht behindern.
  • Wie die Fig0 3 zeigt, ist die Meßeinrichtung 5 in der Rohrleitung 4 herausnehmbar angeordnet0 Um die Meßeinrichtung 5 herausnehmen zu können, ist auf jeder Seite der xeßeinrichtung 5 in der Rohrleitung ein Schieber 6 bzw. 7 eingeschaltet. Gach Schließen der Schieber 6 und 7 kann die Ließeinrichtung 5 aus der Rohrleitung herausgenommen werden, ohne daß Wasser nachströmtb Bei den in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsformen ist dafür Sorge getragen, daß im Bereich der Strömungsmitteleintrittsöffnung 2 bzw. der Strömungsmitteleintrittsöffnungen 2a und 2b Störungen durch die Grenzschicht oder durch eine Schräganströmung des Eintrittsquerschnitts nicht erfolgen können.
  • Beider in den Fig. 4a-4b gezeigten Ausführungsform erstreckt sich ein gerader Vorsteven 22 senkrecht zur wasserlinie 23.
  • Die Strömungsmitteleintrittsöffnung 2 ist in Schiffsmitte auf dem Vorsteven 22 ausgebildet. An dieser Stelle hat sich noch keine Grenzschicht ausgebildet, und wegen der Formgebung des Stevens 22 erfolgt keine Schräganströmung, sondern die Strömung in Richtung des Pfeiles 24 kann ungestört in die Meßrohrleitung 4 eintreten.
  • Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4c-4d ist der Vorsteven des Schiffes i mit einem tiefliegenden Bugwulst 25 versehen Da sich auf der Kuppe des Wulstes noch keine Grenzschicht und noch keine vertikale Strömungskomponente ausgebildet hat, wird in diesem Fall die Strömungsmitteleintrittsöffnung 2 auf der Kuppe des Wulstes 25 ausgebildet.
  • Bei der usführungsform nach den Fig. 4e-4f mit hochliegendem Bugwulst 26 wird die Strömungsmitteleintrittsöffnung 2 unterhalb des B«ulstes ausgebildet. Da aber die an dieser Stelle vorhandene Strömung nicht mehr die Richtung der ursprünglichen Anströmung 24 hat, sondern bereits eine vertikale Strömungskomponente vorhanden ist, ist die Öffnung 2 in einer Staudrucknase 27 ausgebildet. Mit Hilfe der Staudrucknase 27 wird der Einfluß der vertikalen Strömungekomponente ausgeschaltet und der volle Stau erhalten.
  • Die hige 4g-4h zeigen ein Schiff 1 mit einem Vorsteven 28, der sich schräg zur Wasserlinie 23 und zur Richtung der Anströmung 24 erstreckt. Auch in diesem Pall ist eine Staudrucknase 27 sorgesehen, die den schädlichen Einfluß der vertikalen Strömungskomponente ausschaltet.
  • Ist die Anbringung einer Strömungsmitteleintrittsöffnung in der Mitte des Schiffes auf dem Vorsteven nicht möglich, so sind entsprechend der Ausführungsform nach den Fig. 4i-4j am Steuerbar, und Backbord j eine Strömungsmitteleintritts~ öffnung 2a bz;J. 2b ausgebildet. Diese Eintrittsöffnungen sind Halbtrichtern 29a und 29b nachgeschaltet. Auf diese Äusführungsform wird im Zusammenhang mit der Fig. 7 genauer eingegangen.
  • Da eine Grenzschicht keinerlei einfluß auf den Meßwert des statisonen Druckes hat, können die Strömungsmittelaustrittsöffnungen 3 bzw. 3a und 3b an beliebigen Stellen ausgebildet werden.
  • Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5a-b ist die Strömungsmittelaustrittsöffnung im Boden des Schiffes 1 ausgebildet. Nach der Fig. 5c ist die Strömungsmittelaustrittsöffnung 3 an Backbord ausgebildet.
  • Bei der Ausführungsform nach der Fig. 5d teilt sich die Rohrleitung 4 in zwei Stränge 4b und 4c, die zu den Austrittsöffnungen 3a bzw. 3b führen.
  • Die Anordnung nach Fig. 5e entspricht der Anordnung nach Fig. 5d mit der Ausnahme, daß vom Bug aus gesehen vor den Austrittsöffnungen 3a und 3b Vorbauten 30a und 30b vor den Austrittsöffnungen 3a und 3b auf der Außenhaut des Schiffskörpers 1 befestigt sind. Mittels dieser Vorbauten 30a und 30b wird im Bereich der Strömungsmittelaustrittsöffnungen ein Unterdruck erzeugt, der die Druckdifferenz zwischen der Eintrittsöffnung 2 und den Austrittsöffnungen 3a und 3b vergrößert, so daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung 4 zunimmt.
  • Die Fig. 6 dient der genaueren Darstellung der Lage der Austrittsöffnung 3 mit Bezug auf die Außenhaut 31 des Schiffes körpers 1. Wie in den Fig. 5a-5e schließt in der Fig. 6a die Austrittsöffnung 3 bündig mit der Außenhaut 31 ab. Anstelle der in der Fig. 5e gezeigten Vorbauten 30a und 30b ist in der h'ige 6b zum Erzeugen eines Un-terdruckes die Rohrleitung 4 mit einem Abschnitt 4d aus der Außenhaut 31 herausgeführt, so daß die Austrittsöffnung 3, wie die Fig. 6b zeigt, einen Winkel mit der Ebene der Außenhaut einschließt. Dadurch wird ebenfalls an der Austrittsöffnung 3 ein die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Rohres erhöhender Unterdruck erzeugt In der Fig. 7a soll abschließend auf die Bedeutung der Trichter 29a und 29b eingegangen werden.,Der Trichter 29a ist ein zum ffleil verschlossener Trichter, bei dem die sehr dünnen Einströmöffnung 32 außerhalb der/Gxensschicht 33 liegt.
  • Der Trichter 29b ist in dieser Ausführungsform ein offener Halbtrichter. Diebeiden Zweige 4d und 4e führen das Wasser von den Eintrittsöffnungen 2a und 2b in einen Rohrzweig ein.
  • Entsprechend wie bei der Fig. 6b kann auch das Rohr ohne Trichter mit einem-Abschnitt 4e aus der Außenhaut herausgeführt werden, um eine Schräganströmung zu vermeiden Zur Erhöhung der Stauwirkung ist in der Fig. 4b eine Stauplatte 34 vorgesehen,.die die Eintrittsöffnung 2b umgibt.
  • Bei dem nun beschriebenen Verfahren und bei der Vorrichtung bleibt die Bruckverteilung am Schiffskörper ein i,Taß für die Geschwindigkeit des Schiffes. Ein eil der den Schiffes körper außen umlaufenden Strömung wird nach innenbord verlegt, so daß die in dieser Leitung entstehende " Parallel- " strömung von allen äußeren, am Schiff liegenden Störungen unabhängig ist. Es wird bei diesem Verfahren und mit dieser Vorrichtung der Fluß eines strömenden Mediums gemessen.
  • Bs ist klar, daß die in den Fig. gewählten Dimensionen und Verhältnisse nur der Verdeutlichung der Erfindung dienen.

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s D r ü e h e
    Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Schiffes relativ zum Wasser durch Vergleich des Gesamtdruckes der örtlichen Strömung um das Schiff mit dem statischen Druck, wobei' die beiden Drücke an geeigneten Stellen des Schiffes aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungestörter Strömungsfaden der Strömung durch das Schiffsinnere geführt wird, dessen Strömungsgeschwindigkeit durch die Differenz des Gesamtdruckes und des statischen Druckes am Anfang bzw. am sunde des Stromfadens bestimmt ist, und diese Strömungsgeschwindigkelt als Maß für die Schiffsgeschwindigkeit gemessen wird.
    20 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsfaden an einer Stelle aus der Anströmung in das Schiffsinnere gelenkt wird, an der sich auf der Außenhaut des Schiffes noch keine Grenzschicht ausge -bildet ha.
    5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2F dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsfaden an. einer Stelle aus dem Schiffsinneren herausgeführt wird, an der bei Fahrt des Schiffes ein statischer oder dynamischer Unterdruck herrscht, 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ), dadurch gekennzeichnet, daß die StrömungsgeschwinuLgkeit aus dem in dem Strömungsfaden herrschenden Staudruck bestimmt wird0 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit aus der Änderung der Geschwindigkeit bei Änderung des Strömungsfadenquerschnittes bestimmt wird, die in denen Schiff vor---enomnen wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit auf elektromagnetischem oder induktivem Wege bestimmt wird0 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit aus den Yiellenfortpflanzungsgeschwindigkeiten zweier Ultraschallwellen bestimmt wird, von denen eine mit und die andere gegen die Strömung läuft.
    8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Schiffsinneren eine Rohrleitung (4) mit mindestens einer Strömungsmitteleintrittsöffnung (2), deren Eintrittsebene sich im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt, und mit mindestens einer Strömangsmittelaustrittsöffnung (2) im Bereich der Außenhaut (31)~des Schiffes angeordnet und in der Rohrleitung (4) eine Strömungsgeschwindigkeitsmeßeinrichtung (5) eingeschaltet ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schiff (1) mit sich senkrecht zur Wasser linie (23) erstreckendem Vorsteven (22) eine Strömungsmitteleintrittsöffnung (2) in Schiffsmitte im Vorsteven ausgebildet ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Vorsteven mit tiefliegendem Bugwulst (25) eine Strömungsmitteleintrittsöffnung (3) auf der Kuppe des Bugwulstes ausgebildet ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Vorsteven mit hochliegendem Bugwulst (26) eine Eintrittsöffnung (2) in Schiffsmitte unterhalb des Bugwulstes in einem die Strömung auf stauenden Vorbau (27) ausgebildet ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 8,- dadurch gekennzeichnet, daß bei einem schräg zur lgasserlinie (23) verlaufenden yorsteven (28) eine Eintrittsöfnung (2) in einem die Strömung auf stauenden Vorbau (27) auagebildet-istO 13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Strömungsmitteleintrittsöffnung (2a, 2b) im Vorschiff symmetrisch zur Schiffsmitte am Steuerbord bzw.
    Backbord ausgebildet ist, die einen zum Bug hin offenen oder teilweise verschlossenen und auf der Außenhaut befestigten Halbtrichter (29b; 29a) nachgeschaltet ist.
    14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömung smittelaustrit ts öffnung (2; 2a; 2b) am Steuerbord und/oder Backbord ausgebildet ist.
    15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche b bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungsmittelaustrittsö.ffnung (3) im Schiffsboden ausgebildet ist.
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelaustrittsöffnungen (3, 3a, 3b) mit Bezug auf die Strömungsmitteleintrittsöffnungen (2, 2a, 2b) nach achtern versetzt sind.
    17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Strömungsmittelaustritts öffnungen (3 , 3a, 3b) bündig mit der Außenhaut des und/ Schiffskörpers abschließt/oder vom Bug aus nach achtern gesehen vor oder im Bereich der Austrittsöffnung ein Unterdruck erzeugender Vorbau (3Oa; 4b; 4d) angeordnet ist.
    18. Vorrichtun-g nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch ge'kennzeichnet, daß die Rohrleitung (4) derart angeordnet ist, daß sie im Betrage, des größten '2rimmwinkels nach achtern ansteigt.
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rohrleitung ein Venturi-Rohr eingeschaltet ist.
    20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rohrleitung ein Venturi-Rohr eingeschaltet oder in derselben ein Pitot-Rohr, ein Staublech,- eine Schwenkklappe, ein Flügelrad, Ultraschallgeber und'-empfänger in bekannter Weise angeordnet sind.
    21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bia 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (5) in der Rohrleitung (4) herausnehmbar angeordnet ist und die Rohrleitung auf beiden Seiten der Meßèinrichtung durch Schieber (6, 7) verschließbar ist.
    22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, dadurch Innengekennzeichnet, daß die/Wandung der Rohrleitung glatt ist und die Rohrleitung einen kleinen Umlenkwiderstand aufweist.
    23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr im Bereich der Einströmöffnung (2b) mit einem Abschnitt (4e) aus der Außenhaut (31) herausragt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3305900A1 (de) * 1983-02-19 1984-11-08 BAVARIA KETRONIC Gesellschaft für flugtechnische Geräte mbH, 2000 Hamburg Staudrucklogeinrichtung fuer schiffe

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