DE2721115C2 - Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff - Google Patents
Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem SchiffInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Meßeinrichtung ist aus der DE-OS 2629419 bekannt. Sie gestattet die Messung der Strömungsgeschwindigkeit
und -richtung der gesamten unter einem Schiff befindlichen Wassennasse. Zu
diesem Zweck werden die Geschwindigkeit und die Richtung des Schiffes gegenüber dem Meeresgrund
durch ein Doppler-Sonargerät gemessen. Dieses Gerät wertet die Reflexion am Grunde aus. Mittels eines
zweiten Doppler-Sonargerätes, welches das Volumenecho auswertet, werden die Geschwindigkeit und Richtung
der Wasserströmung relativ zum Schiff gemessen. Mittels einer Subtrahierschaltung wird anschließend
durch Differenzbildung der so gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten die Strömungsgeschwindigkeit und
-richtung der Wassermasse relativ zum Meeresgrund erhalten.
Die Gesamtbewegung der unter dem Rumpf eines Schiffes befindlichen Wassermasse ist aber nur eine
grobe Darstellung der tatsächlichen Wasserbewegungen, denn zwischen dem Schiffsrumpfund dem Meeresgrund
befinden sich oft Wasserströmungen von sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit und Richtung.
Eine globale Messung der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung kann beispielsweise zu geringen
Geschwindigkeitswerten rühren, obwohl starke Wasserströmungen vorhanden sind, die aber entgegengesetzt
gerichtet sind und einander in der globalen Messung kompensieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Meßeinrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend
zu verbessern, daß eine genauere Erfassung der Strömungsverhältnisse im Wasservolumen zwischen
dem Schiffsrumpf und dem Meeresgrund ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemaßen Meßeinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, die Strömungsgeschwindigkeit
von Flüssigkeitsschichten in unterschiedlichen Tiefen genau zu bestimmen. Dieses
Problem ergibt sich insbesondere, wenn die Strömungsgeschwindigkeit
~V einer Meeresströmung gegenüber dem Meeresboden, d. h. innerhalb bestimmter Bezugsmarken
festgestellt werden soll und sich ein Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem an Bord eines Fahrzeuges
befindet, das sich mit einer Geschwindigkeit ~V\ in
bezug auf den Meeresboden bewegt, wobei diese Geschwindigkeit in der Strömungsgeschwindigkeitsmessung
eine Störgröße verursacht Diese Störgröße . erscheint in einer Gleichung
K2 = ~V + Fi
wobei V2 die Geschwindigkeit der Meeresströmung in
bezug auf das Fahrzeug ist, die durch das an Bord befindliche Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät geliefert
wird.
Zum besseren Verständnis des Problems ist in Fig. 1 ein Erläuterungsdiagramm dargestellt
Wenn die Bezugsachsen die QiT-Achse, die der Fahrzeugvorwärtsbewegung
folgt, welche dieselbe Richtung wie die X-Achse des Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerätes
hat, und die OK-Achse sind, die zu der O.Y-Achse in einer Horizontalebene senkrecht ist, ergibt sich die
gesuchte wahre Strömungsgeschwindigkeit ~v aus ihren beiden Horizontalkomponentsn V\ and Vi aus zwei
Gleichungen:
Vi = Vn - Vn und
V2= Vn- Vn
V2= Vn- Vn
welche sich auf die Longitudinal- bzw. auf_die Transversalprojektionen
der drei Vektoren ~V, ~V\ und K2
beziehen.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung, die vorteilhafterweise beispielsweise mit den aus der FR-PS
2170807 und der US-PS 3818425 bekannten Systemen
arbeitet, die miteinander vereinigt sind und über eine Schalteinrichtung, eine gemeinsame elektroakustische
Wandlereinheit und einen Ausgangsdatenprozessor zusammenwirken, ermöglicht die Bestimmung von
Strömungen in Flüssigkeitsschichten von einem sich bewegenden Fahrzeug aus, welches das gesamte
Meßsystem an Bord mitführt. Solche Messungen von Strömungen innerhalb einer Flüssigkeit sind von
höchster Bedeutung insbesondere in den Fällen, in denen der unter Wasser befindliche Boden prospektiert,
bebaut und ausgebeutet werden soll, beispielsweise bei Unterwasserbohrungen.
Mit der Meßeinrichtung nach der Erfindung lassen sich die Strömungsgeschwindigkeitskenndaten in Flüssigkeitsschichten
ermitteln, ohne daß ein Gerät unter Wasser anzubringen ist, und das Trägerfahrzeug ist
dabei in Bewegung. Das stellt einen wichtigen tech-
nischen Fortschritt im küstennahen Bereich dar, wo solche Messungen eine wesentliche Bedeutung
haben.
Eine vorteilhafte konkrete Ausführungsform der
Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Einzelheiten einer Ausführungsfomi der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 ein Diagramm, welches Vektoren für unterschiedliche Geschwindigkeiten darstellt und insbesondere
das Verständnis der Erfindung erleichtern soll,
F i g. 2 ein Gesamtblockschaltbild der Grundbestandteile des Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystems,
Fig. 3 ein Gesamtschema, weiches ein bekanntes Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem darstellt,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines an Bord angeordneten
Sirömungsgeschwindigkeitsmeßsystems nach der Erfindung,
Fig. 5 ein Gesamtschema, welches eine bekannte
Einheit mit elektroakustischen Wandlern in einem Doppler-Sonar-Navigationssystem zur Bestimmung der
Geschwindigkeitskomponenten des Fahrzeuges zeigt, und
Fig. 6 ein Diagramm, in welchem der Betrieb des Meßsystems über der Zeit dargestellt ist
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Systems wird, kurz gesagt, das Gesamtblockschaltbild
von Fi g. 2 als Basis für das Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem benutzt. Das System enthält Einrichtungen,
die zusammenwirken und vorzugsweise von herkömmlicher Bauart sind:
— ein Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3, welches Meeresströmungsgeschwindigkeitskomponenten V2i
und K22 in bezug auf das Fahrzeug mißt,
— ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät I, welches
die Fahrgeschwindigkeitskomponenten V\\ und K12
in bezug auf feste Achsen mißt, und
— eine Subtrahierschaltung 7, die eine arithmetische Berechnung durchführt, welche die Differenz
zwischen K2) - Vn und K22 - K12 ergibt.
Es sei angemerkt, daß das hier beschriebene System
geschaffen werden kann, indem irgendein bekanntes System als Meßgerät 3, wenn es diejbeiden Horizontalkomponenten
der Meeresströmungsgeschwindigkeit gegenüber dem Fahrzeug liefert, mit irgendeinem
bekannten System als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät 1 kombiniert wirf}, wenn letzteres die beiden
Horizortfalkomponenten der Fahrzeuggeschwindigkeit in bezug auf feste Bezugsmarken liefert.
Wenn Daten von Meßwerten der Geschwindigkeitskomponenten V\\, V12 und K2], K22 kontinuierlich
geliefert werden, ist die Subtrahierschaltung 7 eine einfache anlöge Subtrahierschaltung und die beiden
gesuchten Daten V\ und K2 werden ebenfalls kontinuierlich
geliefert.
Wie oben bereits erwähnt, wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine an sich
bekannte Ausrüstung benutzt, und zwar vorzugsweise die Meßsysteme, die aus der oben genannten FR-PS
2170807 und aus der US-PS 3818425 bekannt sind. Das System enthält gemäß Fig. 4 ein Sonargerät 1, das
als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät benutzt wird, und ein Meeresstnjmungsgeschwindigkeitsmeßgerät
oder Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3, die jeweils in einen Sendeabschnitt und einen Empfangsabschnitt unterteilt sind", welch letzterer ein Ausgangsdatenverarbeitungsgerät
6 versorgt.
In der FPv-PS 2170807, deren Gegenstand in Fig. 3
in einer Übersicht dargestellt ist, ist ein Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät
beschrieben, das auf dem durch das Volumenecho erzeugten, d. h. auf dem durch
die Mediumheterogenitäten zurückgeschickten Signal erzeugten Dopplereffekt basiert In diesem Gerät sind
vier elektroakustische Wandler gegen die vertikale Achse geneigt und in zwei zueinander senkrechten
Ebenen angeordnet Die aus den Wandlern empfangenen Signale werden verarbeitet, um zwei horizontale
Komponenten der Strömungsgeschwindigkeit einer unterhalb des Gerätes liegenden Wasserschicht zu
liefern.
Andererseits ist in der genannten US-PS 3818425,
deren Gegenstand in Fig. 5 in einer Übersicht dargestellt ist, das Gerät zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit
in bezug auf den Meeresgrund beschrieben, welches ebenfalls auf dem Dopplereffekt des von
dem Meeresgrund reflektierten Sigr^s basiert In diesem
Gerät werden vier eiektroakusfehe Wandler benutzt, die in der aus der genannten französischen
Patentschrift bekannten Weise gegen die vertikale Achse geneigt sind, aber innerhalb eines Behälters
angebracht sind, der für Ultraschallwellen durchlässig und mit einem Fluid gefüllt ist, dessen physikalische
Eigenschaften die Geschwindigkeit der Ultraschallwellenfortpflanzung
von der Temperatur des Fluids abhängig machen, die auf einem ausgewählten Wert
stabilisiert wird, der durch eine Temperatursteuereinrichtung einstellbar ist.
Die hier beschriebene Ausführungsform des Systems enthält eine gesteuerte Schalteinrichtung 2, die vorzugsweise
aus irgendeiner geeigneten herkömmlichen Digitalschaltung besteht. Die Schalterklemmen sind
mit den entsprechenden Klemmen des Sonargerätes 1
und des Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerätes 3 verbunden. Die Verbindungsleitungen in der Zeichnung
haben einen zu dem Schalter 2 gerichteten Pfeil, um die Sendeperiode des Betriebes anzugeben, und einen
entgegengesetzt gerichteten Pfeil, der die Empfangsperiode angibt
Eine weitere Klemme des Schalters 2 ist mit einer Schalleinheit 5 verbunden, wie durch sine Verbindung
dargestellt, die Pfeile trägt, welche das Senden oder den Empfang in Abhängigkeit von ihrer Richtung symbolisieren.
Diese Einheit besteht vorzugsweise aus einer Gruppe von elektroakustischen Wandlern für den
Empfang, die innerhalb einer Flüssigkeitslinse angeordnet sind, und aus einer Gruppe von Sendewandlern.
Diese beiden Gruppen sind innerhalb eines dicht verschlossenen Behälters angeordnet, der mit einer
F?üss.'gk-2it gefüllt ist. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
in den verwendeten Flüssigkeiten hängt von der Temperatur der Flüssigkeiten ab, die geregelt wild
und einstellbar ist. Eine solche Anordnung ist in der genannten US-PS 3818425 beschrieben.
Außerdem ist ein Taktgeber oder eine Hauptuhr 4 mit dem Sonargerät 1, dem Schalter 2 und dem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät
3 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht die Verwendung desselben Taktgebers
zur Steuerung des Systembetriebes jedes der Teile der Anlage als ein Sender und als ein Empfänger, die
sequentiell mit der Schalleinheit 5 durch den Schalter 2 verbunden werden, dessen Schaltzyklus der vorbestimmten
Periode To des Taktsignals nachgeführt wird.
Durch die Verwendung einer umschaltbaren gemeinsamen Sende-Empfangseinheit ist es daher möglich,
eine Reiativströmungsgeschwindigkeitsmessung vorzunehmen, da sie in bezug auf'die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeuges nicht korrigiert ist, und eine
genaue Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung, die aus dem Doppler-Sonargerät 1 erhalten wird. Es ist ohne
weiteres klar, daß die wahren Strömungsgeschwindigkeitskenndaten der Flüssigkeit dann gewonnen werden,
indem von den gemessenen Strömungsgeschwindigkeitskomponenten die ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeitskomponenten subtrahiert werden, wobei die
Berechnung in jeder passenden Subtrahierschaltung ausgeführt werden kann, die in dem oben erwähnten
Datenverarbeitungsgerät 6 vorgesehen ist.
Eine bevorzugte Ausfuhrungsform des Systems hat folgende Kenndaten:
- Betriebsfrequenz: 300 kHz,
- Geschwindigkeitsmeßbereich über Grund: ungefähr 150 m,
- Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeiismeßbereich: ungefähr 100 m,
- Zahl der Strömungsgeschwindigkeitsmeßpunkte: 32, d. h. eine Messung alle 3 m Schichttiefendifferenz und
- Meßgenauigkeit: 1% mit einem Grenzwert von ungefähr 1/100 Knoten.
Ein vollständiger Betriebszyklus umfaßt, kurz gesagt, beispielsweise:
- wenn das System aktiviert ist und das Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3 über den Schalter 2, wie
dargestellt, mit der Schalleinheit 5 verbunden ist, strahlen die Sendewandler, die durch Signale aus dem
Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem angeregt werden, Schallenergie in das flüssige Medium ab. Die Empfangswandicr empfangen die von Teilchen in den Flüssigkeitsschichten reflektierte Energie, welche zu Verarbeitungsschaltungen des Strömungsgeschwindigkeitsmeß-
gerätes weitergeleitet wird, in denen die Strömungsgeschwindigkeit berechnet wird. Diese Operation wird
in herkömmlicher Weise während eines vorbestimmten Zyklus mit einer Dauer To ausgeführt, die wenigstens
gleich der größten Sende-Empfangszeit ist.
An dem Ende dieses Zyklus To aktiviert das Steuersignal aus dem Taktgeber 4 das Sonargerät 1, das gleichzeitig über den Schalter 2 mit der Schalleinheit 5
verbunden wird, die unmittelbar vorher abgeschaltet worden ist, Schallenergie wird abgestrahlt, reflektiert,
empfangen und dann verarbeitet und umgerechnet, wobei die herkömmliche Operation während eines
Zyklus derselben Dauer To ausgeführt wird.
Während die aufeinanderfolgenden Operationen sequentiell abwechseln, werden die erzielten Werte der
Strömungsgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit in irgendeiner passenden herkömmlichen
Subtrahiereinrichtung verarbeitet, um die gesuchten Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeitswerte zu ermitteln, wobei die Subtrahierschaltung ein Teil des
Ausgangsdatenprozessors 6 ist.
Eine vollständige bevorzugte Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, in
welcher eine einzelne elektroakustische Schall- oder Wandlereinheit 5 gemeinsam für beide zusammenwirkende 5>ysteme 1 and 3 benutzt wird.
Die oben bereits erwähnte Einheit 5 (Fig. 5) enthält
eine Anordnung von vier Sendewandlern und vier
Empfangswandlern, die abwechselnd senden und
empfangen und innerhalb eines Gehäuses angebracht sind, das mit einem Fluid gefüllt ist, beispielsweise mit
üblicherweise verwendetem Rizinus- oder Siliconöl, dessen Temperatur gesteuert wird, so daß die Messungen korrigiert werden, die gemäß der Geschwindigkeit
Ci des Meerwassers in dem Zeitpunkt dieser Messungen gemacht werden.
Die Wandler der Einheit 5 werden jeweils sequentiell auf das eine und dann auf das andere der beiden
Geräte 1 und 3 mit Hilfe des gesteuerten Schalters 2 umgeschaltet. Der Taktgeber oder die Hauptuhr 4,
deren Periode den vollständigen Zyklus der Messung festlegt, steuert den Schalter 2 und die jeweiligen Meßhalbzyklen jedes Gerätes 1 und 3. Die Dauereines vollständigen Zyklus beträgt etwa 0,5 s und jeder Halbzyklus etwa 0,25 s. Während jeder Halbzyklus bestimmen
die Geräte 1 und 3 die betreffenden Geschwindigkeitskomponenten ~V\ und K2, die in dem Ausgangsdätenprozessor 6 der Subtrahierschaltung 7 zugeführt werden
und die Komponenten der gesuchten Geschwindigkeit ~V ergeben. Eine herkömmliche Abtastschaltung 8, die
durch das Taktsignal des Taktgebers 4 gesteuert wird, liefert während jedes vollständigen Betriebszyklus die
Strömungsgeschwindigkeitsmeßpunkte von 32 Wertepaaren der alle 4 ms abgetasteten Geschwindigkeit V,
d. h. innerhalb einer Fluidschichtendicke von etwa 3 m. Der Taktgeber 4, der eine Periode 7Von etwa 0,5 s hat, ist
mit dem Schalter 2, dem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3 und dem Sonargerät 1, das als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät benutzt wird, verbunden. Der
vollständige Zyklus von 0,5 s wird in zwei Halbzyklen unterteilt, von denen jeder eine Dauer von etwa 0,25 s hat.
Am Beginn eines Zyklus steuert der Taktgeber 4 verschiedene Schaltungsoperationen und verbindet
über den Schalter 2 die vier Wandler der Einheit 5 mit den entsprechenden Klemmen des Strömungsgcschwindigkeitsmeßgsrätes 3 und betätigt gleichzeitig dessen Sende-Empfangsbetriebszyklus. Die Diagramme des Betriebes in Abhängigkeit von der Zeit,
die in Fig. 6 dargestellt sind, zeigen deutlich die aufeinanderfolgenden Operationen während dieses
Halbzyklus.
Diese Halbzyklusoperationen beginnen mit dem Senden eines kurzen 300-kHz-Frequenzsignals mit
einem hohen Wert, da die durch Heterogenitäten des Mediums zurückgeschickte Energie, die für die
Messung benutzt wird, einen sehr niedrigen Wert hat. Während dieses Sendevorganges sind vier Empfangsverstärker, die in dem Gerät 3 enthalten sind, außer
Betrieb und bleiben etwa 5 ms nach dem Ende des gesendeten Signals in diesem Zustand. Ein Fenster
für die Strömungsgeschwindigkeitsmessung wird dann für eine Periode von 128 ms zur Verfügung gestellt,
während dem die Empfängsverstärker ihre volle Empfindlichkeit aufweisen. Während dieser 128 ms
werden die empfangenen vier Rücksignale in einer an sich bekannten Weise verarbeitet, um in bezug auf das
Fahrzeug die Longitudinalkomponente Vs\ und die
Transversalkomponente K52 der Strömungsgeschwindigkeit der Meeresströmung zu ermitteln, die in der
Vertikalen des Fahrzeuges vorhanden ist.
Die Verstärker sind dann bis zum Ende des vollständigen Zyklus außer Betrieb. Sie empfangen daher
nicht das Grundrückkehrsignal, wenn dieses Signal, wie in den meisten Fällen, nach der Betriebszeit
der Empfangsfensters des Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerätes 3 ankommt.
Am Ende des zweiten Halbzyklus verbindet das Signal des Taktgebers 4 über den Schalter 2 die vier
Wandler der Einheit 5 mit den entsprechenden Klemmen des Sbnargerätes 1, das als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät
benutzt wird. Diese Zyklusoperation beginnt mit dem Senden eines kurzen 300-kHz-Frequenzsignals
mit einem niedrigen Pegel, da die vom N^eresgrund zurückgeschickte Energie um 40 bis
60 dB grüßer ist als die Energie, die durch Heterogenitäten des Meerwassers zurückgeschickt wird. Während
dieses Sendevorganges sind die vier Empfangsverstärker des Gerätes 1 außer Betrieb und bleiben etwa
9 ms nach dem Ende des gesendeten Signals in diesem Zustand. Ein Fenster für die Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung
wird dann für eine Periode von 200 ms zur Verfugung gestellt, während welcher die vier Empfangsverstärker ihre volle Empfindlichkeit aufweisen. Wenn
in irgendeinem Zeitpunkt innerhalb dieser Periode von 200 rns die vom Meeresgrund /l.iriickgeschickte Energie ^j
empfangen wird, werden die vier Signale in einer an sich 20 %,]
bekannten Weise verarbeitet und mit einer ausreichenden Zeitkonstante erfaßt, um Gleichspannungen Ku
und Vn zu erhalten, die den Longitudinal- bzw. Transversalfahrzeuggeschwindigkeitskomponenten
in bezug auf den Meeresgrund entsprechen.
Die Ausgangsklemmen der Geräte 1 und 3 sind mit entsprechenden Eingangsklemmen der Subtrahierschaltung
7 eines Signalpaares V$\ und Ku einerseits
und K52 und Vn andererseits verbunden.
Der Ausgangsdatenprozessor 6 enthält die Abtastschal' jng 8, die auf Ausgangssignale der Subtrahierschaltung
7 hin arbeitet. Während der Betriebsperiode von 128 ms des Empfangsfensters des Gerätes 3 wird
diese Abtastschaltung für 32 Meßpunkte benutzt, d. h. es werden 32 aufeinanderfolgende Abtastungen vorgenommen,
jede während 4 ms, die dann in 32 getrennte Ausgangspaare Kon und K312,..., K321 und K322 sortiert
werden. Für diesen Zweck wird das Signal des Taktgebers 4 an die Abtastschaltung 8 angelegt und es
steuert während des Betriebes des Meßfensters des ersten Halbzyklus nacheinander den Zustand seiner
32 Gatter, und zwar jedes für eine Periode von 4 ms, wodurch nacheinander das Signalpaar V\ und Vi mit den
Ausgängen Von bzw. K312, · · ■
> ^21 bzw. K322 verbunden
wird.
Das Signal, das von dem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3 abgegeben wird und das durch Subtraktion
in der Subtrahierschaltung 7 von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal aus dem Sonargerät 1 korrigiert
wird, erscheint dann an den Ausgangsklemmen der Abtastschaltung 8 auf 32 getrennten Kanälen, wobei
jeder Kanal Daten über die Strömungsgeschwindigkeit in einer Wasserschicht umfaßt, deren Dicke etwa drei
Meter beträgt, wobei die Schallgeschwindigkeit in Wasser und die Dauer der Fenster berücksichtigt sind.
Somit lassen sich mit der bevorzugten Ausführungsform des Meßsystems leicht Wasserströmungsmessungen
über eine Gesamtflüssigkeitstiefe von etwa 96 m ausführen.
60
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
65
Claims (2)
1. Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit
und Richtung der Wasserströmungen unter einem Schiff, mit einem Fahrgeschwindigkeits-Meßgerät
(1) zur Bestimmung der Längskomponente und der Querkomponente der Fahrgeschwindigkeit
des Schiffes relativ zum Grunde durch Auswertung der Reflexion am Grunde unter Ausnutzung
des Doppler-Effektes, mit einem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät (3) zur Bestimmung der
auf das Schiff bezogenen Längskomponente und Querkomponente der Strömungsgeschwindigkeit
im Volumen zwischen dem Schiff und dem Grunde aus dem Volumenecho unter Alisnutzung des
Doppler-Effektes und mit einer Subtrahierschaltung (7) zum Subtrahieren der Fahrgeschwindigkeit des
Schiffes von der Strömungsgeschwindigkeit gegenüber dem Schiff, um auf diese Weise die Strömungsgeschwindigkeit
gegenüber dem Grunde zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Abtastschaltung (8) vorgesehen ist, welche die von der Subtrahierschaltung (J) abgegebenen Größen
entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Meßpunkten abtastet, welche über den Abstand
zwischen dem Schiff und dem Grunde verteilt sind und den Strömungsgeschwindigkeiten von aufeinanderfolgenden
benachbarten Wasserschichten relativ zum Grunde entsprechen.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (8) eine
Abtastung entsprechend 32 Meßpunkten durchführt, welche 32 Schichten einer'Dicke von jeweils
3 m entsprechen, die zusammen eine Tiefe von 96 m bilden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7711426A FR2387454A2 (fr) | 1977-04-15 | 1977-04-15 | Systeme de mesure de la vitesse et de la direction de courants d'une masse fluide |
DE19772721115 DE2721115C2 (de) | 1977-04-15 | 1977-05-11 | Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7711426A FR2387454A2 (fr) | 1977-04-15 | 1977-04-15 | Systeme de mesure de la vitesse et de la direction de courants d'une masse fluide |
DE19772721115 DE2721115C2 (de) | 1977-04-15 | 1977-05-11 | Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2721115A1 DE2721115A1 (de) | 1978-11-23 |
DE2721115C2 true DE2721115C2 (de) | 1986-03-20 |
Family
ID=25772005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772721115 Expired DE2721115C2 (de) | 1977-04-15 | 1977-05-11 | Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2721115C2 (de) |
FR (1) | FR2387454A2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007026873A1 (de) * | 2007-06-11 | 2008-12-24 | Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Strömung in einem Seegebiet |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2441180A1 (fr) * | 1978-11-10 | 1980-06-06 | Thomson Csf | Courantometre doppler pour grands fonds |
KR960003645B1 (ko) * | 1993-08-25 | 1996-03-21 | 주식회사창민테크놀러지 | 하천 국부(局部) 유속측정방법 및 장치 |
FR2709559B1 (fr) * | 1993-08-31 | 1995-10-06 | Thomson Csf | Système Sonar pour courantomètre et Loch Doppler. |
CN105004880B (zh) * | 2015-07-06 | 2017-12-29 | 杭州开闳环境科技有限公司 | 一种采用高次谐波分量的adcp流速测速系统 |
CN108279319B (zh) * | 2018-04-03 | 2024-04-16 | 浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院) | Adcp流速遥测监控系统和设备及相应的方法、装置和介质 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2316602A1 (fr) * | 1975-07-01 | 1977-01-28 | Thomson Csf | Systeme de mesure de la vitesse et de la direction de courants d'une masse fluide |
-
1977
- 1977-04-15 FR FR7711426A patent/FR2387454A2/fr active Granted
- 1977-05-11 DE DE19772721115 patent/DE2721115C2/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007026873A1 (de) * | 2007-06-11 | 2008-12-24 | Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Strömung in einem Seegebiet |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2387454B2 (de) | 1980-05-09 |
FR2387454A2 (fr) | 1978-11-10 |
DE2721115A1 (de) | 1978-11-23 |
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