DE2628336A1 - Vorrichtung zum messen der stroemungsgeschwindigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum messen der stroemungsgeschwindigkeit

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DE2628336A1 DE19762628336 DE2628336A DE2628336A1 DE 2628336 A1 DE2628336 A1 DE 2628336A1 DE 19762628336 DE19762628336 DE 19762628336 DE 2628336 A DE2628336 A DE 2628336A DE 2628336 A1 DE2628336 A1 DE 2628336A1
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Description

FRIED» KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
in Essen
VORRICHTUNG ZUM HESüEtl DER STRÖMUNGSGESCHWINDIGKEIT
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit der Strömung in einem V/asserlauf mit einer Meßstrecke im Wasser, die von einem Ufer zum anderen schräg zum Wasserlauf verläuft, unter Verwendung eines triggerbaren Meßschallgebers am einen Ufer zum aussenden eines Impulses über die Heßstrecke und eines Empfängers am anderen Ufer zum Empfangen dieses Impulses, der über eine Verbindung den Meßschallgeber zum Aussenden eines folgenden Impulses triggert, wobei eine Meßanordnung die Folgefrequenz dieser Impulse als Maß für die Geschwindigkeit der Strömung auswertet.
Zur Beurteilung der Ergebnisse von wasserbaulichen Maßnahmen ist es notwendig, an unterschiedlichen Stellen eines Wasserlaufs die Geschwindigkeit der Strömung und deren Verlauf über
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der Zeit messen zu können.
der DT-PS 10 76 980 ist ein Verfahren bekannt, einen Meßschallgeber und einen Empfänger in einem Abstand voneinander in einem strömenden Medium anzuordnen und über eine heßstrecke einen Impuls vom Meßschallgeber zum Empfänger zu senden, wobei der Empfang dieses Impulses zur Abgabe eines neuen Impulses durch den Meßschallgeber verwendet wird. Hierbei liefert die Irapulsfolgefrequenz ein Maß für die Geschwindigkeit der Strömung im Wasserlauf. Um die Strömung möglichst wenig zu beeinflussen, sind Meßschallgeber und Empfänger stromlinienförmig verkleidet.
Ein Einbau eines Maßschallgebers und eines Empfängers in einem Wasserlauf kann jedoch nur so erfolgen, daß der Meßschallgeber an dem einen Ufer, der Empfänger an dem anderen Ufer angeordnet ist, damit ein Befahren des Wasserlaufs ohne Beschädigungen möglich ist. Diese Anordnung weist aber den Nachteil auf, daß eine elektrische Verbindung durch ein Signalkabel von Ufer zu Ufer zwischen Meßschallgeber und Empfänger erforderlich ist. Deshalb wurden Strömungsmessungen in einem Wasserlauf bisher nur in der Nähe einer Brücke durchgeführt,über die das Signalkabel geführt wird.
Wenn keine Brücke vorhanden ist, ist es zwar möglich, dae Signalkabel durch den Fluß zu führen, allerdings muß das Kabel in das Flußbett eingeschwemmt werden. Ein nur auf das Flußbett gelegtes Kabel wird in kurzer Zeit durch das von der Strömung im Flußbett versetzte Geschiebe verletzt, außerdem ist an dieser Stelle ein Ankerverbot zu erlassen. Ein derartig hoher Aufwand wird jedoch wohl selten als angemessen angesehen werden.
Zur Messung der Strömung in einem Rohr mit parallelen Wänden ist in der DT-AS 16 ^8 1^7 eine Anordnung beschrieben, bei der der Meßschallgeber und der Empfänger beide an derselben Wand des Rohres angebracht sind, wobei die Reflexionsmöglichkeit eines Impulses an der anderen Wand des Eohres zum Umlenken des vom Meßschallgeber ausgesandten Impulses zum Empfänger ausgenutzt wird. Eine derartige Anordnung ist jedoch in Flußläufen mit natürlichen Ufern nicht anwendbar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung der Strömung in einem Wasserlauf zu schaffen, die eine Messung An jeder gewünschten Position in einem Wasserlauf ermöglicht, ohne daß Schiffsverkehr durch eine Kabel-Verbindung zwischen Meßschallgeber und Empfänger behindert wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung
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aus einem dem Empfänger nachgeschalteten, am gleichen Ufer angeordneten Antwortgeber mit anschließendem Schallgeber besteht, der einen Antwortimpuls über eine Signalstrecke im Wasser zu einem Antwortempfänger am anderen Ufer abgibt, dessen Empfangssignal den Meßschallgeber über eine Triggerschaltung triggert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung ist es vorgesehen, die Signalstrecke entgegengesetzt zur Schräge der Meßstrecke und diese mittig kreuzend anzuordnen und ale zweite Meßstrecke auszubilden. Dazu ist an der Signalstrecke neben dem Antwortempfänger ein Meßschallgeber und neben dem Schallgeber ein Empfänger angeordnet. Die Meßstrecke ist als zweite Signalstrecke ausgebildet, wobei neben dem Meßschallgeber ein Antwortempfänger und neben dem Empfänger ein Schallgeber angeordnet ist.
Die Erfindung geht dabei von der aus der DT-AS 16 48 1^7 bekannten Überlegung aus, durch eine Anordnung gekreuzter Meßstrecken den Mittelwert der Durchflußgeschwindigkeit zu messen, der auf jeder der beiden Strecken bestimmt wird. Auf Grund dieser Anordnung heben sich Fehler, die durch die Abweichung der Strömungsrichtung von der Achse der Flüssigkeitsleitung entstehen, gegenseitig auf, mit dem Ergebnis, daß immer eine genaue Durchflußgeschwindigkeitskomponente gemessen wird.
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Die Triggerschaltung ist mit einem umschalter vtrbuaden, mit dem der Ausgang der Trigger schaltung entweder mit dem Mc-ßschallgeber an der Meßstrecke oder mit dem Meßschallgeber an der Signalstrecke verbunden ist und womit gleichzeitig der Eingang der Triggerschaltung entweder mit dem Antworterapfänger an der Signalstrecke oder mit dem Antwortempfänger an der Meßstrecke verbunden ist.
Der Antwortgeber am anderen Ufer ist zweigeteilt und besteht aus einem ersten Antwortgeber, der eingangsseitig mit dem Empfänger an der Meßstrecke und ausgangsseitig mit dem Schallgeber an der Signalstrecke verbunden ist, und aus einem zweiten Antwortgeber, der eingangsseitig mit dem Empfänger an der Signalstrecke und ausgangsseitig mit dem Schallgeber an der Meßstrecke verbunden ist.
Wenn ein Wasserfahrzeug den Fluß an der Stelle der gekreuzten Strecken durchfährt, so wird auf einen Impuls von einem Meßschallgeber kein Antwortimpuls eingehen, da der Impuls abgeschattet oder durch lufthaltiges Schraubenwaeser absorbiert wird. TJm in diesem Fall ein weiteres Arbeiten des Strömungsmessers zu gewährleisten, ist nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildung dieser Erfindung der Triggerschaltung eingangsseitig ein Steuerteil vorgeschaltet, das bei Ausbleiben eines Antwortirapulses ein Steuersignal an die Triggerschaltung abgibt, und so ein erneutes Triggern des Heßschallgebers bewirkt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Steuerteil »um
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Umschaltern des Umschalters amsgebildet, vmd betätigt dem Umschalter mach eimer vorgebbare» Folge vom Stemerimpulsem. Amschließemd gibt das Stemerteil eim Steversigmal am die Triggerschal tvmg.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung dieser Erfindung
ist es vorgesehen, an der Heßstrecke sowie an der Signalstrecke an beiden Ufern nur je einen Wandler zu verwenden, der sowohl sun Aussenden als auch zum Empfangen geeignet ist. Damit ist nur ein Antwortgeber vorgesehen, der mit einer Umschalteinrichtung verbunden ist, mit der auf den Eingang des Antwort- gebers entweder der Wandler an der Meßstrecke oder der Wandler an der Signalstrecke geschaltet ist, dabei ist auf den Ausgang des Antwortgebers entweder der Wandler an der Signalstrecke oder der Wandler an der Heßstrecke geschaltet.
Un die Umschalteinrichtung betätigen zu können, ist ein Zählwerk mit dem Eingang des Antwortgebers verbunden, das nach einer vorgebbaren Anzahl empfangener Impulse die Umschalteinrichtung betätigt.
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Nach Umschalten der Umschalteinrichtung am Antwortgeber am einen Ufer, gehen auf getriggerte Impulse keine Antwortimpulse mehr ein. Auf dieses Ausbleiben reagiert das Steuerteil mit Umschalten des Umschalters und mit einer darauffolgenden Abgabe eines Steuersignals zum Triggern der Triggerschaltung, worauf nun wieder Antwortimpulse erhalten werden. Diese Anordnung gestattet es, auf ein Aussenden von Impulsen über die Meßstrecke bzw. über die Sign .Istrecke zu schalten, wobei Antwortimpulse über die Signalstrecke bzw. über die · Heßstrecke erhalten werden.
Um die mit dem Antwortgeber gekoppelte Umschalteinrichtung auch rom Ufer der Triggerschaltung aus betätigen zu können, ist ein Codesignalgeber vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Ausgang der Triggerschaltung verbunden ist und mit dem ein codiertes Signal über den mit dem Ausgang der Triggerschaltung momentan verbundenen Wandler abgegeben werden kann. Hit dem Eingang des Antwortgebers ist ein Codesignalauewerter verbunden, der bei Empfang eines Codeeignais die Umschalteinrichtung betätigt.
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Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit der Strömung in einem Wasserlauf liegen darin, daß die Meßanordnung an beliebigen Stellen längs des Wasserlaufs angeordnet werden kann und ohne Behinderung der natürlichen Strömung und Störung des Schiffsverkehrs auf dem Wasserlauf arbeitet, da keine Signalkabelverbindung von Ufer zu Ufer benötigt wird.
Der Erfindungsgegenstand ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen?
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Strömungsmessers
mit einer Meßstrecke und einer Antwortstrecke
Fig. 2 ein Blockschaltbild mit gekreuzt angeordneten Strecken, die als Meß- und als Antwortstrecken ausgebildet sind.
Fig. 3 ein Blockschaltbild nach Fig. 2 mit nur je zwei Wandlern an jeder Strecke.
Zum Messen der Geschwindigkeit der Strömung des Wassers in einem Wasserlauf 1 ist, wie Fig. 1 zeigt, an dem einen Ufer 2 des Wasserlaufs 1 ein Meßschallgeber 3 angeordnet, der von einer Triggerschaltung k zum Aussenden von Impulsen über eine Heßstrecke 5 schräg zum Wasserlauf 1 triggerbar ist. Am anderen Ufer 6 ist an der Meßstrecke 5 ein Empfänger 7 zum Empfangen der Impulse angeordnet.
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Bern Empfänger 7 ist ein Antwortgeber 8 nachgeschaltet, an
dessen Ausgang ein Schallgeber 9 angeordnet ist. Der Schallgeber 9 sendet einen Antwortimpuls über eine Signalstrecke 10 in Wasser zum Ufer 2 herüber. An diesem Ufer 2 ist ein Antwort empfänger 11 angeordnet, der auf den Eingang der Triggerschal tung h geschaltet ist und ein erneutes Triggern des Meßschallgebers 3 bewirkt.
Eine Meßanordnung 12 ist ait dem Antwortempfänger 11 verbunden und wertet dessen Impulsfolge als Maß für die Geschwindigkeit der Strömung aus.
Wird die Signalstrecke 10, wie Tig. 2 zeigt, entgegengesetzt zur Schräge der Meßstrecke 5 so angeordnet, daß sich beide Strecken in der Mitte kreuzen, so ist die Signalstrecke 10 als zweite Meßstrecke verwendbar. Dazu ist an der Signalstrecke 10 neben dem Antwortempfänger 11 ein Meßschallgeber 13 und neben dem Schallgeber 9 ein Empfänger 14 angeordnet.
Die Meßstrecke 3 ist als zweite Signalstrecke ausgebildet und mit einem Antwortempfänger 15 neben dem Meßschallgeber 3 am Ufer 2 und einem Schallgeber 16 neben dem Empfänger 7 am Ufer 6 versehen.
Die Triggerschaltung h ist mit Schaltkontakten eines Umschalters gekoppelt, mit dem der Ausgang der Triggerschaltung *f entweder mit dem Meßschallgeber 3 an der Meßstrecke 5 oder mit dem Meßschall-
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geber 13 an der Signalstrecke 10 verbunden ist. Dabei wird gleichzeitig der Eingang der Triggerschaltung h entweder mit dem Antwortempfanger 11 an der Signalstrecke 10 oder mit dem Antwortempfänger 15 an der Meßstrecke 5 zusammengeschaltet.
Der üntwortgeber 8 am Ufer 6 ist zweigeteilt, ein erster Antwortgeber C.1 ist eingangsseitig mit dem Empfänger 7 an der Meßstrecke und ausgangaseitig mit dem Schallgeber 9 an der Signalstrecke 10 verbunden, der andere Antwortgeber 8.2 ist eingangsseitig mit dem Empfänger 1*t an der Si.^nalstrecke 10 und ausgangsseitig mit dem Schallgeber 16 an der Meßstrecke 5 verbunden.
Diese Anordnung ermöglicht es, durch Betätigen des Umschalters 20 entweder einen Impuls vom Meßschallgeber 3 über die Meßstrecke 5 oder über den Meßschallgeber 13 über die Signalstrecke 10 auszusenden, so daß der Impuls entweder mit oder gegen den Verlauf der Strömung gesendet wird. Abhängig davon, ob der Meßschallgeber 3 oder der Meßschallgeber 13 sendet, wird automatisch von einem der beiden Antwortgeber Sd, 8.2 ein Antwortimpuls abgegeben.
Der Iriggerschaltung *t ist ein Steuerteil 23 vorgeschaltet, das bei Ausbleiben eines Antwortimpulses ein Steuersignal an die Triggerschaltung k abgibt und somit ein Ausfallen eines Antwortimpulses durch Störungen in der Strömung ersetzt und die Triggerfolge wieder herstellt.
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Die Meßschallgeber 3, 13 und die Schallgeber 9 , 16
weisen sehr schmale Bichtcharakteristiken R auf, wie es für den Schallgeber 9 dargestellt ist. Damit ist
gewährleistet, daß Impulse nur an die Empfänger 7,
14 bzw. Antwortimpulse nur an die Antwortempfänger 11, 15 gelangen können.
Eine einfache Anordnung von Wandlern an den beiden
Ufern 2 und 6 zeigt Fig. 3, diese Wandler sind sowohl zum Aussenden als auch zum Empfangen geeignet. Zwei
Wandler 2*f, 25 sind am Ufer 2 und zwei Wandler 26 und 27 am Ufer 6 angebracht. Von diesen Wandlern sind die beiden Wandler 2k, 26 an der Meßstrecke 5? die beiden Wandler 25, 27 an der Signalstrecke 10 angebracht.
Für eine derartige Anordnung von Wandlern ist nur ein Antwortgeber 8 vorgesehen, der mit einer Umschalteinrichtung 28 verbunden ist, die den Ausgang des Antwortgebers 8 entweder auf den Wandler 27 an der Signalstrecke 10 oder an den Wandler 26 an der Meßstrecke 5 schaltet, wobei der Eingang des Antwortgebers 8 entweder
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auf den Wandler 26 an der Meßstrecke 5 oder an den Wandler an der Signalstrecke 10 geschaltet ist.
Um die Uaschalteinrichtung 28 in Abhängigkeit von der Wirkungsweise des Antwortgebers 8 betätigen zu können, ist ein Zähler 29 mit dem Eingang des Antwortgebers 8 verbunden, der nach einer vorgebbaren Folge empfangener Impulse die Umschalteinrichtung 28 betätigt.
Nach Umschalten der Umschalteinrichtung 28 am Ufer 6 gehen auf getriggerte Impulse keine Antwortimpulse mehr ein. Auf dieses Ausbleiben reagiert das Steuerteil 23 mit Umschalten des Umschalters 20 am anderen Ufer 2 und mit einer darauffolgenden Abgabe eines Steuersignals zum Triggern der Triggerschaltung k, worauf nun wieder Antwortimpulse erhalten werden. Diese Anordnung gestattet es, auf ein Auesenden von Impulsen über die Meßstrecke 5 bzw. über die Signalstrecke 10 zu schalten, wobei Antwort impulse über die Signaletrecke 10 bzw. über die Meßetrecke 5 erhalten werden.
Um die Umechalteinrichtung 28 auch vom Ufer 2 der Triggerschaltung k aus betätigen zu können, ist am Ufer 2 ein Code-Signalgeber 31 vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Ausgang der
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Triggerschaltung k verbunden iet und mit dem ein codiertes Signal Über den mit dem Ausgang der Triggerschaltung k momentan verbundenen Wandler 2k bzw. 25 abgegeben werden kann. Hit dem Eingang des Antwortgebers 8 ist ein Codesignalauswerter 32 verbunden, der bei Empfang eines Codesignale die Umschalteinrichtung 28 betätigt. Auf dieses Umschalten reagiert das Steuerteil 23 in der oben beschriebenen Weise.
,.. Patentansprüche
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Leerseite

Claims (1)

1. J *ίοχrichtung zum Messen der C-f.sch^iriäigkeit der Strömung in einem Wasserlauf mit einer Meßstrecke im Wasser, die von einem Ufer zum anderen schräg zum Wasserlauf verläuft, unter Verwendung eines triggerbaren Heßschallgebers am einen Ufer zum Aussenden eines Impulses über die Meßstrecke und eines Empfängers am anderen Ufer zum Empfang dieses Impulses, der über eine V3rbindung den Meßschallgeber zum Aussenden eines folgenden Impulses triggert, wobei eine Meßanordnung die üfolgefreauenz dieser Impulse als Maß für die Geschwindigkeit der Strömung auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung aus einem dem Empfänger (7) nachgeschalteten, am gleichen Ufer (6) angeordneten ü.ntwortgeber (8) mit anschließendem Schallgeber (9) besteht, der einen nntwortimpuls über eine Signalstrecke (10) im Wasser zu einem Antwortempfänger (11) am anderen Ufer (.2) abgibt, dessen Ernj»- fangssignal den Meßschallgeber (3) über eine Triggerschaltung triggert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalstrecke (10) entgegengesetzt zur Schräge der Meßstrecke und diese mittig kreuzend angeordnet ist und, als zweite Meßstrecke ausgebildet, mit einem Meßschallgeber (13) neben dem
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iintwortempfän^er (11) und αϊ it einem Empfänger (1^f) am Ufer (o) neben den Schallgeber (9) versehen ist, daß die ließstrecke (5) als zweite iignalstrecke ausgebildet ist und mit einem Schallgeber (16) neben dem Empfänger (7) und einem ^ntworte.r.pfänger (15) neben dem Meßschallgeber (;?) versehen ist, daß die Triggerschaltung (k) mit einem Umschalter (20) verbunden ist, mit dem der Ausgang der l'ri^^ei'schaltung (k) entweder mit dem Meßschallgeber (3) an der Heßstrecke (5) oder mit dem Meßschallgebnr (13) an der Signalstrecke (10) verbunden ist und gleichzeitig der Eingang der ü?riggerschaltung (A-) entweder mit dem i-pfusurer (11) an der Signalstrecke (10) oder mit dem empfringer (15) an der Meßstrecke (5) verbunden ist und daß der Antwortgeber (o) zweigeteilt ist, wobei ein erster intwortgeber (ö.i) eingangsseitig mit dem Empfänger (7) an der Meßstrecke (5) und ausgangsseitig mit dem Schallgeber (9) an der Signalstrecke (1O) verbunden ist, der andere Antwort- ^eber (S.2) eingangsseitig mit dem Smpfänger (1*0 an der Signalstrecke (10) und ausgangsseitig mit dem Schallgeber (16) an der Meßstrecke (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Ufern (2, 6) nur je zwei elektro-akustische Wandler (Zk, 25 bzw. 26, 27) vorgesehen sind, die sowohl als Schallgeber, als auch als Empfänger verwendbar sind, wobei
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je zwei Wandler (2*f und 26) an der Meßstrecke (5) und zwei Wandler (25 und 27) an der Signalstrecke (10) angeordnet sind, daß nur ein Antwortgeber (8) vorgesehen ist, der mit einer Umschalteinrichtung (28) verbunden ist, mit der entweder der Wandler (26) an der Meßstrecke (5) oder der Wandler (27) an der Signalstrecke (10) mit dem Eingang des Antwortgebers (8) und gleichzeitig der Ausgang des Antwortgebers (8) entweder mit dem Wandler (27) an der Signalstrecke (10) oder mit dem Wandler (26) an der Meßstrecke (5) verbindbar sind.
k. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Triggerschaltung (k) eingangssextig ein Steuerteil (23) vorgeschaltet ist, das zur Abgabe eines Steuersignals an die Triggerschaltung (Ό bei Ausbleiben eines Antwortimpulses ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und k, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (23) Bit dem Umschalter (20) gekoppelt ist und nach einer vorgebbaren Folge von Steuerimpulsen den Umschalter (20) betätigt und danach erneut ein Steuersignal abgibt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Eingang des Antwortgebers (8) ein Zählwerk (29) parallelgeschaltet ist, das nach einer vorgebbaren Folge empfangener
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Impulse die Umschalteinrichtung (28) betätigt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß ein Codesignalgeber (31) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem Ausgang der Triggerschaltung (1O verbunden ist und der zur Abgabe eines Cοdesignalε über den momentan mit dem Ausgang der Triggerschaltung (4) verbundenen Wandler (2*f, 25) ausgebildet ist und daß an anderen Ufer (6) ein Codesignalauswerter (32) dem Eingang des Antwortgebers (8) parallelgeschaltet ist, der bei Empfang eines Codesignals die Umschalteinrichtung (28) betätigt.
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