DE2104092C3 - Pendelsystem - Google Patents

Description

2 104 0S2

Llig große Toleranz zulässig, Uh nur eine kleine und mehr. Wenn der Aufhängungspunkt mit dem Schwer-

damit zulassige Gleichgewicht.sabweichung des Kör- punkt zusammenfällt, weist das System ebenfalls

per- zur Folge hat. _keme Pendelsteifigkeit mehr auf, auch wenn eine

Ls hat sich gezeigt, daß es synthetische Materialien Dichtedifferenz zwischen der Flüssigkeit und dem

gibt, welche die Erfordernisse einfacher Verarbeit- 5 synthetischen Material vorhanden ist.

barkeit, zufriedenstellender konstruktiver Steifheil Eine kleine, aber kontrollierbare Pendelsteifigkeit

!.Elastizitätsmodul) mit einer Dichte, die nur wenig kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Er-

<.on 1.0 ,ibweicht, und eine gute Dichlestabilität beim findung erzeugt werden, wenn der Körper mit einem

Lmiauchen in einer wasserhaltigen Flüssigkeit bei Massendipol versehen ist, der in seiner Gesamtheit in

-■■enr kleircr Absorption wahrend einer langen Zeit 10 der Flüssigkeit mit einem Auftrieb liegt, welcher mit

> viHinden. honor Näherung gleich seinem Gewicht ist, und wenn

ι ur die Flüssigkeit, die dieselbe Dichte und den- der Massendipol aus einem synthetischen Material, •iben Ausdehnungskoeffizienten wie das syntheti- das eine Dichte besitzt, die kleiner als die Dichte der -ehe Material hat, ist Wasser eine notwendige Korn- Flüssigkeit ist, und aus einer verhältnismäßig kleinen potente, weil der Ausdehn· igskoeffizient, ausge- 15 Metallmenge besteht, wobei der Schwerpunkt der •wild uim Dichlemaximum I . 4 C, in erster Nähe- Masse aus^synthetischem Material und der Schwer- ;iii,g demjenigen des synthetischen Materials ent- punkt des Metalls in vertikaler Richtung voneinander V^i:i'ht. Es sei noch darauf hingewiesen, daß Flüssig- getrennt liegen. Die Verbindungslinie der Schwersten generell größere Ausdehnungskoeffizienten als punkte des leichteren synthetischen Materials und R-Me Substanzen haben, so daß der kleine Ausdeh- ao des Metalls gibt dabei die Ri-htung des Dipols an.
r.unaskoeffizient des Wasser- in der Gegend um Das synthetische MateriaM.es Dipols hat z. B. eine ί (. nützlich ist. Dichte, die 10V. kleiner als die Dichte des syntheti -

Andererseits ist es bei Anwendung der Erfindung sehen Materials ist, welches für den Körper benutzt

in Meßinstrumenten, insbesondere in elektrischen ist.

',' !.(instrumenten, wichtig, daß die Flüssigkeit sehr 35 Wenn auf diese Weise eine kontrollierbare Pendel-

*enig leitfähig ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird steifigkeit (weiche klein ist und einer sehr langen

das Meßergebnis durch Isolationsverluste verfälscht. Suv-vingungsdauer entspricht) erzeugt worden ist, ist

was sehr nachteilig ist, weil ein wichtiges Anwen- ,s erwünscht, den Körper in seinem Schwerpunkt

,iungsgebiet der Erfindung in der Messung von Ge- aufzuhängen, um Veränderungen der Schwingungs-

-. hwmdigkeiten im Wasser liegt. Beschleunigungs- 30 periode zu verhindern, wenn Temperaturschwankun-

niesser, die hierfür geeignet sind, haben sehr häufig gen auftreten,

einen sehr hochohmigen Ausgang. Die Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit

Die weiteren Komponenten der Flüssigkeit müssen der Zeichnung näher erläutert, in der ein Schnitt

deshalb nicht nur das Erfordernis einer guten Misch- durch eine Vorrichtung nach der Erfindung schema-

harkeit mit Wasser erfüllen und zusammen mit Was- 35 tisch dargestellt ist.

scr eine Dichte und einen Ausdehnungskoeffizienten Mit 1 ist ein geschlossenes kugelförmiges Gefäß

ergeben, die den Werten des synthetischen Materials bezeichnet, mit dem eine in radialer Richtung lie-

cnisprechen, sondern sie dürfen darüber hinaus nicht gende Stange2 fest verbunden ist. Am unteren

oder nur schlecht elektrisch leitend sein. Für diesen Ende 5 der Stange 2 ist ein Faden 3 befestigt, welcher

Zweck sind Zuckeralkohole, insbesondere Glyzerin *o bei der Stelleo mit einem Körper verbunden ist, der

und oder Sorbit, gegebenenfalls kombiniert mit GIy- aus einer Platte 4 aus synthetischem Material und

kol^geeignet. _einem Beschleunigungsmesser? besteht. Der Be-

Die Abhängigkeit zwischen der Dichte und der schitunigungsmesser7 ist im wesentlichen aus dem- remperatur des Wassers im Bereich zwischen - 5° C selben synthetischen Material gefertigt wie die und ^J35°C weist, abgesehen von einem linearen 45 Platte 4. Dieses synthetische Material kann z. B. Po-Anteil, auch Anteile höherer Ordnung auf. Diese An- lykarbonat oder Polystyren mit einer Dichte, die geteile höherer Ordnung bilden die Grenze der Paralle- ringfügig von 1 g/cm³ abweicht, sein. Ferner ist das htat zwischen dem Verlauf der Dichte des Wassers synthetische Material so gewählt, daß sein Gewicht und der Dichte de_;. synthetischen Materials, weiche in der Flüssigkeit nicht durch Flüssigkeitsabsorption erreicht werden kann. ₅o beeinflußt wird. Da der Aufhängepunkt 6 sehr nahe

Die nichtlinearen Anteile verursachen nach einer beim Schwerpunkt der Platte 4 liegt, ist die Pendellinearen Kompensation eine zumeist quadratische .steifigkeit der Platte 4 in bezug auf den Punkt 6 sehr Änderung der Dichte des Wassers in Abhängigkeit klein. Um der Platte eine bestimmte Richtung zu gevon der Temperatur in Form einer Parabel, deren ben, ist auf ihr ein Dipol 9 angeordnet, welcher aus Scheitel bei einer Dichtedifferenz von Null und um 55 einem größeren Körper 10 aus synthetischem Matedie Durchschnittstemperatur von 15° C liegt. Zwi- rial und einem kleinen Metallkörper 11 besteht. Die sehen den Grenzen des Temperaturbereichs von Körper 10 und 11 haben zusammen eine Dichte, die -5°C bis f35^QC ist bei der obenerwähnten be- gleich der Dichte des synthetischen Materials der vorzugtcn Ausführungsform der Erfindung die Platte 4 ist. Der Dipol 9 kann von Teilen des Be-Dichte der Flüssigkeit etwa O,l°/o kleiner als die 60 schleunigungsmessers 7 gebildet sein.
Dichte des synthetischen Materials. Da der Dipol 9 selbst bereits in hoher Annäherung

Da der Schwimmabgleich weit einfacher ist als der die Dichte des synthetischen Materials der Platte 4

Abgleich eines Dichteunterschieds, wird das genaue aufweist, ist die Anordnung des Dipols 9 auf der

Mischungsverhältnis der Flüssigkeitskomponenten Plattform nicht kritisch. Eine Vorrichtung der be-

über den gewünschten Grad des Schwimmens ermit- 65 schriebenen Art kann mit normalen Herstellungs-

telt. Wenn jedoch der Schwerpunkt und das Auf- toleranzen hergestellt werden, wobei die Schwimmfä-

triebszentrum des Körpers völlig zusammenfallen, higkcit mittels Glyzerin und/oder Sorbit, gegcbenen-

hat das System ii!>?rhaupt keine Pendelsteifigkeit falls kombiniert mit zusätzlichem Glykol, welche

dem Wasser im Gefäß 1 zugefügt werden, eingestellt werden kann. Dabei hat eine Platte mit einem Durchmesser von 0,3 m ohne weitere Einstellung eine Schwingungsdauer im Bereich zwischen 75 und 150 Sekunden, während sich ihre horizontale Richtung während einer langen Zeit um nicht mehr als 1° im gesamten Temperaturbereich zwischen -5° C und +35° C ändert. Dieser Temperaturbereich ist ausreichend, um zufriedenstellende Messun gen im Meer oder in einem anderen Wasser vorneh men zu können, z. B. für Wellenuntersuchungen. Di sehr lange Schwingungsdauer hat zur Folge, daß dl· horizontalen Beschleunigungen der Wellen die Platt nicht vsrschwenken, wodurch eine sehr hohe Meßge nauigkeit von z. B. vertikalen Beschleunigungen er zielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

3617

Claims (6)

erfordert die Justierung des Systems einen großen Patentansprüche: Arbeitsaufwand, weil bei der Einwirkung des Schwerefelds auf den Körper der volumenmäßige Schwer-

1. Pendelsystem mit einem flüssigkeitsgefüllten punkt des Körpers in derselben Vertikalen liegen Behälter und einem darin aufgehängten Körper, 5 muß wie der Massenschwerpunkt und der Aufhängedessen Gewicht geringfügig vom Gewicht der punkt. Dies erfordert eine Justierung in zwei \">neinvom Körper verdrängten Flüssigkeitsmenge ab- ander abhängigen, senkrechten Richtungen. Der Korweicht, dadurch gekennzeichnet, daß per kann sich um seinen Aufhängepunkt Verschwender Körper (4) aus synthetischem Material be- ken. Die sich hieraus ergebende Schwingung ist in steht, dessen Dichte um ein sehr geringes Maß io der Praxis von großer Wichtigkeit. Um eine lange von 1 g. cm·'¹ abweicht, und daß die Flüssigkeit Schwingungsdauer zu erhalten, ist es erforderlich, aus Wasser und darin gelösten Substanzen be- daß der Auftrieb undoder das Gewicht so eingestellt steht, wobei die Dichteunterschiede zwischen der werden, daß untei dem Einfluß der Schwerkraft die Flüssigkeit und dem synthetischen Material ini gewünschte Pendelsteifigkeit erzielt wird.
Temperaturbereich zwischen --5"C und 15 Zur Begrenzung der Justierarbeit dürfen wegen

• 35 C kleiner als l°/o, vorzugsweise kleiner als der großen Dichteunterschiede von Metallen und

0.5" " der Dichte der Flüssigkeit sind. Flüssigkeiten bei der Herstellung des Metallkörper?

2. Pendels;,stern nach Anspruch 1, dadurch ge- nur sehr geringe Toleranzen zugelassen werden,
kennzeichnet, daß die gelösten Substanzen nicht Da Luft und Metall des aufgehängten Metallköroder schwer ionisierbar sind. ao pcrs ohne jeden Unterschied abgeglichen worden

3. Pendelsystem nach Anspruch 1, dadurch ge- sind, \erändert sich der Abgleich mit den Verändekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Glyzerin und/ rungen der Dichte der Flüssigkeit als Funktion der oder Sorbit und/oder Glykol enthält. Temperatur, wobei vorausgesetzt wird, daß die Dich-

4. Pendelsystem nach einem oder mehreren der teänderung von Metall im Vergleich zu der Flüssigvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- as keit vernachlässigt werden kann. Wenn ein Körper zeichnet, daß der Körper (4) mit einem Massen- aus zwei Substanzen mit verschiedenen Dichten (in dipol (9) versehen ist, der in seiner Gesamtheit in diesem Fall Luft und Metall) besteht, muß jede der der Flüssigkeit mit einem Auftrieb liegt, welcher beiden Substanzen für sich im Gleichgewicht in bemit hoher Näherung gleich seinem Gewicht ist, zug auf den Aufhängepunkt sein, damit das Gleich- und daß .'er Massendipol (9) aus einem syntlieti- 30 gewicht erhalten bleibt, wenn Änderungen der sehen Material (10), das sine Dichte besitzt, die Dichte der umgebenden Flüssigkeit auftreten. Dies kleiner als die Dich'e der Flüssigkeit ist, und aus erfordert jedoch neue Justierungen, und die Pendeleiner verhältnismäßig klei en Metallmenge (11) steifigkeit muß m diesem Fall für mindestens zwei besteht. Dichten der Flüssigkeit eingestellt werden. Da im all-

5. Pendelsystem nach Anspruch 4, dadurch ge- 35 gemeinen der Abgleich bei einer Flüssigkeitsdichte kennzeichnet, daß das Metall (11) des Massendi- nicht erfolgen kann, ohne daß er bei einer anderen pols (9) ganz oder teilweise von dem Metall eines Dichte wieder verändert w^;rd, muß der Abgleich Beschleunigungsmessers oder eines anderen Meß- mehrmals wiederholt werden, in der Praxis werden instruments gebildet ist. solche Systeme aber nur bei einer Dichte abgegli-

6. Pendeli.ystem nach einem der vorhergehen- 40 chen.

den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus diesem Grund werden mit solchen Systemen

Körper (4) in seinem Schwerpunkt aufgehängt ist. bei einer Abmessung von 0,3 m in einem Temperaturbereich von — 5°C bis +35⁰C und einer räumlichen Ablenkung von 1° Schwingungsdauern zwi-45 sehen 5 und 10 see erhalten.

Es ist möglich, die Schwingungsdauer dadurch zu

erhöhen, daß die Temperatur der Flüssigkeit durch

einen Thermostaten konstant gehalten wird. Wird die

Temperatur der Flüssigkeit innerhalb von 0,5 C kon-

;o stant gehalten, so sind Schwingungsdauern von 30

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pendelsystem bis 60 Sekunden erreichbar.

mit einem flussigkeitsgefüllten Behälter und einem Die Erfindung zielt darauf ab, ein Pendelsystem zu

darin aufgehängten Körper, dessen Gewicht gering- schaffen, mit dem Schwingungsdauern von 75 bis fügig vom Gewicht der vom Körper verdrängten 150 Sekunden ohne einen Thermostaten erzielt wer-Flüssigkeitsmenge abweicht. 55 den können, bei dessen Herstellung nur normale

Ein Pendelsystem dieser Art ist in der USA.-Pa- Toleranzen beachtet werden müssen, und bei dem tentschrift 3 294 467 von P. J. Rademakers beschrie- das Abgleichen und Justieren mit Rücksicht auf die ben. Pendelsteifheit nicht erforderlich ist.

Derartige Pendelsysteme besitzen, gemessen an ih- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge-

ren Abmessungen, äußerst lange Schwingungsdauern, 60 löst, daß der Körper aus synthetischem Material beweil die Rückstellkraft des Pendels der Differenz steht, dessen Dichte um ein geringes Maß von 1 g/cm³ zwischen dem Gewicht des Körpers und dem Ge- abweicht, und daß die Flüssigkeit Wasser und darin wicht der von ihm verdrängten Flüssigkeitsmenge gelöste Substanzen enthält, wobei die Dichtcunterproportional ist, während die Masse dem Gewicht schiede zwischen der Flüssigkeit und dem synthetides Körpers und dem Flüssigkeitsvolumen, das sich 65 sehen Material im Temperaturbereich zwischen mit dem Körper bewegt, entspricht. Wenn bei sol- —5° C und +35⁰C kleiner als 1·/·, vorzugsweise chen Systemen Metallkörper verwendet werden, de- kleiner als 0,5'/· der Dichte der Flüssigkeit sind
ren Auftrieb mittels Gaskammern vergrößert wird, Beim Erfindungsgegenstand ist eine verhältnismä-