DE3700020A1

DE3700020A1 - Device for controlling deliberate movements of a floating body in a liquid

Info

Publication number: DE3700020A1
Application number: DE19873700020
Authority: DE
Inventors: Peter Mallach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-02
Filing date: 1987-01-02
Publication date: 1988-07-14

Abstract

The invention relates to a device for controlling deliberate movements of a floating body which is located in a closed container filled with a liquid. The floating body (14) consists of a, preferably elongated, hollow body (15) in which a compressible bubble (17) is arranged which is filled with a gaseous medium, the outer casing of said hollow body (15) being provided with holes. The floating body is arranged in a box-shaped container (1) which is connected to a supply vessel (reservoir) (13), which is fitted outside the container, for the liquid, and to a pump (10) which is connected in between and has a reversible pumping direction. Fitted on the two mutually opposite end surfaces (6, 7) outside the container (1) are devices (which can be acted on by electrical current, can be switched on and off and whose polarity can be reversed by means of a switch) for producing an electrical or magnetic field in the liquid located in the container, which field interacts with an iron core which is located in the hollow body. Two DC magnets (9) are in each case arranged one above the other on the end surfaces of the container in order to produce a magnetic field, which magnets are connected to a DC source such that identical poles face the interior of the container on both sides. In this case, the iron core which is fitted in the hollow body (15) consists of an elongated permanent magnet (18). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gezielten Steuerung der Bewegung eines Schwimmkörpers, der sich in einem geschlossenen, mit einer Flüssigkeit gefülltem Behälter befindet. Die Aufgabe, die ihr zugrunde liegt, besteht darin, eine derartige Vorrichtung so auszubilden, daß gezielte Bewegungen des Schwimmkörpers nach oben und unten, sowie in beiden Längsrichtungen des Behälters mit einfachen Mitteln von außen durch Betätigung von Schalthebeln gesteuert werden können.The invention relates to a device for targeted Control the movement of a float that is in a closed, filled with a liquid Container is located. The task on which it is based consists in designing such a device in such a way that targeted movements of the float upwards and below, as well as in both longitudinal directions of the container with simple means from the outside by pressing Shift levers can be controlled.

Die Erfindung besteht darin, daß der kastenförmige Behälter mit einem außerhalb des Behälters angebrachten Vorratsgefäß für die Flüssigkeit und einer dazwischen geschalteten Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung verbunden ist, daß der in dem Behälter angeordnete Schwimmkörper aus einem vorzugsweise länglichen Hohlkörper besteht, in dem eine mit einem gasförmigen Medium gefüllte komprimierbare Blase angeordnet ist und dessen äußere Hülle mit Bohrungen versehen ist, und daß außerhalb des Behälters an den beiden sich gegenüberliegenden Stirnflächen mit Strom beaufschlagbare ein- und ausschaltbare, sowie mittels eines Schalters umpolbare Einrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen oder magnetischen Feldes in der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit angebracht sind, das mit einem Eisenkern zusammenwirkt, der sich in dem Hohlkörper befindet.The invention is that the box-shaped Container with one attached outside the container Storage vessel for the liquid and one in between switched pump with reversible flow direction is connected that the arranged in the container Floating body from a preferably elongated Hollow body consists in one with a gaseous Medium-filled compressible bladder is arranged and the outer shell is provided with holes, and that outside of the container at the two themselves opposite end faces can be energized can be switched on and off, and by means of a switch reversible devices for generating an electrical or magnetic field in the in the container located liquid are attached with a Iron core interacts, which is in the hollow body located.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an den beiden Stirnflächen des Behälters je zwei Gleichstrommagneten, vorzugsweise auf einer Eisenplatte übereinander angeordnet, deren Magnetfelder sich in die in dem Behälter befindliche Flüssigkeit erstrecken und die so an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, daß dem Inneren des Behälters auf beiden Seiten gleiche Pole zugewandt sind. Dabei ist der in dem Hohlkörper angebrachte Eisenkern ein aus einem länglichen Stabmagneten bestehender Dauermagnet.In a preferred embodiment of the invention are two on the two end faces of the container DC magnets, preferably on an iron plate arranged one above the other, whose magnetic fields are in the Extend liquid in the container and the are connected to a DC power source so that the Same poles inside the container on both sides are facing. It is in the hollow body attached iron core one from an elongated Bar magnet existing permanent magnet.

Mit einer derartigen Vorrichtung läßt sich der Schwimmkörper durch Betätigen der Pumpe in der einen oder anderen Laufrichtung nach oben und unten bewegen, während die Bewegungen in den beiden Längsrichtungen durch Einschalten und Umpolen der Gleichstrommagneten steuerbar sind. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die beiden Enden des Stabmagneten in Längsrichtung des Hohlkörpers durch Eisenstäbe zu verlängern, um die Lage des Schwimmkörpers zu stabilisieren und die Empfindlichkeit der Steuerung zu erhöhen.With such a device, the Float by operating the pump in one or move in another direction up and down, during the movements in the two longitudinal directions by switching on and reversing the polarity of the DC magnets are controllable. It has proven to be useful the two ends of the bar magnet in the longitudinal direction of the Extend hollow body by iron bars to the location stabilize the float and the Increase control sensitivity.

Anstelle eines Magnetfeldes kann selbstverständlich auch ein elektrisches Feld benutzt werden, das zwischen den Stirnflächen des Behälters mit an sich bekannten Mitteln, z. B. durch Anbringen von Kondensatorplatten erzeugt wird. In diesem Fall wird in dem Hohlkörper statt des Dauermagneten ein länglicher Eisenkern angeordnet.Instead of a magnetic field, of course, too an electric field can be used between the End faces of the container by means known per se, e.g. B. is generated by attaching capacitor plates. In this case, instead of the Permanent magnets arranged an elongated iron core.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß die vordere und die hintere Längsfläche des Behälters aus transparentem Material bestehen und daß die Länge und die Höhe des Behälters ein Vielfaches seiner Breite betragen. Die Breite des länglichen Hohlkörpers ist erfindungsgemäß etwas geringer als die des Innenraumes des Behälters, d. h. des Abstandes der beiden Längswände voneinander.The invention further provides that the front and the rear longitudinal surface of the container made of transparent Material exist and that the length and height of the Container be a multiple of its width. The Width of the elongated hollow body is according to the invention slightly less than that of the interior of the container, d. H. the distance between the two longitudinal walls.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Hohlkörper so ausgebildet ist und einen solchen Auftrieb hat, daß er bei Druckausgleich gerade an der Oberfläche oder kurz unterhalb der Oberfläche der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit schwimmt. Ferner sieht die Erfindung vor, daß die mit dem gasförmigen Medium, vorzugsweise mit Luft, gefüllte Blase, die in dem Hohlkörper angeordnet ist, aus einem biegsamen, elastischen Material, vorzugsweise aus Gummi oder einem geeigneten Kunststoff besteht.A preferred embodiment of the invention provides that the hollow body is designed and such Has buoyancy that he just at the pressure equalization Surface or just below the surface of the in the Liquid in the container floats. Further sees the invention proposes that with the gaseous medium, preferably air-filled bladder that in the Hollow body is arranged from a flexible, elastic material, preferably made of rubber or a suitable plastic.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann grundsätzlich in allen Fällen angewandt werden, in denen es darum geht, einen Schwimmkörper, der sich in einem geschlossenen, von außen nicht zugänglichen Behälter befindet, gezielt zu bewegen, und Auf- und Abbewegungen, sowie Bewegungen in Längsrichtung des Behälters zu steuern.The device according to the invention can basically in be used in all cases in which a floating body that is in a closed, located inaccessible from the outside, targeted to move, and up and down movements, as well as movements to control in the longitudinal direction of the container.

Die Vorrichtung kann beispielsweise für Spielzwecke eingesetzt werden, wenn die hintere Längswand mit einem, z. B. eine Unterwasserlandschaft darstellenden Bildmotiv versehen wird, das für einen Betrachter durch die vordere Längsfläche und die Flüssigkeit sichtbar ist. Ein derartiges Bildmotiv kann hinter der hinteren Längswand aufgestellt, auf diese aufgeklebt oder durch eine Diaprojektion erzeugt werden und Motive enthalten, die als Hindernisse oder Anfahrpunkte für den in der Flüssigkeit auf und ab und in beiden Längsrichtungen bewegbaren Schwimmkörper denkbar sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, eine solche Bildwand mit Transistoren zu bestücken, die bestimmte Signale auslösen, wenn der durch eine auf der Seite des Betrachters angeordnete Lichtquelle erzeugte Schatten des Schwimmkörpers auf die Transistoren fällt.The device can, for example, for game purposes be used if the rear longitudinal wall with a, e.g. B. an image depicting an underwater landscape is provided for a viewer through the front Longitudinal surface and the liquid is visible. A such picture motif can behind the rear longitudinal wall set up, glued to this or by a Slide projection are generated and contain motifs that as obstacles or starting points for those in the Liquid up and down and in both longitudinal directions movable floats are conceivable. It is of course also possible, such a screen to equip with transistors that carry certain signals trigger if the by one on the side of the The light source arranged in the observer created shadows of the float falls on the transistors.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of the Invention shown schematically. It shows

Fig. 1 einen Behälter mit dem darin befindlichen Schwimmkörper und Fig. 1 shows a container with the floating body and

Fig. 2 den Schwimmkörper in vergrößerter Darstellung. Fig. 2 shows the floating body in an enlarged view.

Der in Fig. 1 dargestellte Behälter (1) hat die Form eines flachen rechteckigen Kastens, der auf einer der schmalen Längsflächen (2) aufliegt. Die gegenüberliegende Fläche (3) ist mit einem luftdicht verschließbaren abnehmbaren Deckel (4) versehen. Die vordere Längswand (5) und die hintere Längswand bestehen aus transparentem Material. An den beiden Stirnflächen (6 u. 7) sind außen Eisenplatten (8) mit je zwei übereinander angeordneten Elektromagneten (9) befestigt. Am unteren Ende des Behälters ist ein Stutzen vorgesehen, an den eine zu einer Förderpumpe (10), vorzugsweise einer Elektropumpe, führende Leitung (11) angeschlossen ist. Die Pumpe ist über eine Leitung (12) mit einem Vorratsgefäß (13) verbunden. In dem Behälter und dem Vorratsgefäß befindet sich eine Flüssigkeit, z. B. Wasser. Der Behälter kann vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt sein oder eine Luftblase enthalten.The container ( 1 ) shown in Fig. 1 has the shape of a flat rectangular box, which rests on one of the narrow longitudinal surfaces ( 2 ). The opposite surface ( 3 ) is provided with an airtight, removable cover ( 4 ). The front longitudinal wall ( 5 ) and the rear longitudinal wall are made of transparent material. On the two end faces ( 6 and 7 ), iron plates ( 8 ) with two electromagnets ( 9 ) arranged one above the other are fastened on the outside. At the lower end of the container a nozzle is provided, to which a line ( 11 ) leading to a feed pump ( 10 ), preferably an electric pump, is connected. The pump is connected via a line ( 12 ) to a storage vessel ( 13 ). In the container and the storage vessel there is a liquid, e.g. B. water. The container can be completely filled with the liquid or contain an air bubble.

In dem mit der Flüssigkeit gefüllten Behälter befindet sich ein Schwimmkörper (14), der in Fig. 2 vergrößert dargestellt ist. Er besteht aus einem Hohlkörper (15), der wie in der Zeichnung dargestellt, die groben Umrisse eines Schiffes oder U-Bootes haben kann. Die Außenhaut des Hohlkörpers (15) ist mit Bohrungen (16) versehen. Der Hohlkörper (15) enthält ferner eine mit einem gasförmigen Medium, z. B. Luft gefüllte Blase (17) aus keinem biegsamen, elastischen Material. Die Blase kann aus Gummi oder einem geeigneten Kunststoff bestehen. Wenn, wie bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel, an den Stirnflächen (6 u. 7) des Behälters (1) Elektromagneten angebracht sind, die zur Erzeugung eines Magnetfeldes in der Flüssigkeit an eine Gleichstromquelle anschließbar sind, wird in dem Hohlkörper (15) ein Dauermagnet (18) (Stabmagnet) angebracht, der sich in Längsrichtung des Hohlkörpers erstreckt und dessen Enden zur Stabilisierung der Lage des Schwimmkörpers durch Eisenstäbe (19) verlängert sind.There is a floating body ( 14 ) in the container filled with the liquid, which is shown enlarged in FIG. 2. It consists of a hollow body ( 15 ) which, as shown in the drawing, can have the rough outline of a ship or submarine. The outer skin of the hollow body ( 15 ) is provided with bores ( 16 ). The hollow body ( 15 ) also contains a with a gaseous medium, for. B. Air-filled bladder ( 17 ) made of no flexible, elastic material. The bladder can be made of rubber or a suitable plastic. If, as in the illustrated and described exemplary embodiment, electromagnets are attached to the end faces ( 6 and 7 ) of the container ( 1 ) and can be connected to a direct current source in order to generate a magnetic field in the liquid, a is in the hollow body ( 15 ) Permanent magnet ( 18 ) (bar magnet) attached, which extends in the longitudinal direction of the hollow body and the ends of which are extended by iron bars ( 19 ) to stabilize the position of the floating body.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, zwischen den Stirnflächen ein elektrisches Feld zu erzeugen, dessen Kraftlinien von der einen zur anderen Stirnseite verlaufen. In diesem Fall wird statt des Dauermagneten ein länglicher Eisenkern in dem Hohlkörper angeordnet.Of course there is also the possibility to choose between to generate an electric field on the end faces, the Lines of force run from one end to the other. In this case, an elongated magnet becomes an elongated one Iron core arranged in the hollow body.

Der längliche Schwimmkörper hat eine Breite, die etwas geringer ist als der innere Abstand der beiden Längswände voneinander. Der Hohlkörper kann schmaler sein, wenn er wie in Fig. 1 angedeutet, mit seitlichen Flossen (20) versehen ist, die eine solche Länge haben, daß sich der Schwimmkörper mit geringem Spiel zwischen der vorderen und der hinteren Längswand bewegt.The elongated floating body has a width that is slightly less than the inner distance between the two longitudinal walls. The hollow body can be narrower if, as indicated in FIG. 1, it is provided with lateral fins ( 20 ) which are of such a length that the floating body moves with little play between the front and the rear longitudinal wall.

Zweckmäßigerweise hat der Hohlkörper durch Bemessung der darin befindlichen, mit dem gasförmigen Medium gefüllten Blase einen solchen Auftrieb, daß er, wenn der Druck in dem Behälter dem atmosphärischen Druck entspricht, mit seinem oberen Ende gerade an der Oberfläche der Flüssigkeit oder kurz darunter schwimmt. Um den Körper von dieser Stellung nach unten zu bewegen, wird die Pumpe (10) mit einer Laufrichtung eingeschaltet, bei der Flüssigkeit aus dem Vorratsgefäß in den Behälter (1) gepumpt wird. Infolge der Druckerhöhung wird die Blase (17) komprimiert, so daß Wasser aus dem Behälter durch die Bohrung (16) in den Hohlkörper eintreten kann, der dadurch schwerer wird und absinkt. Um den Körper nach oben zu bewegen, wird die Laufrichtung der Pumpe durch Betätigung eines Umschalters umgekehrt, so daß Flüssigkeit aus dem Behälter (1) in das Vorratsgefäß (13) gepumpt und Unterdruck in dem Behälter erzeugt wird, so daß die Blase (17) sich ausdehnt, Wasser durch die Bohrungen aus dem Hohlkörper in den Behälter tritt und der Schwimmkörper leichter wird und nach oben steigt.Appropriately, by dimensioning the bladder contained therein and filled with the gaseous medium, the hollow body has such a buoyancy that, when the pressure in the container corresponds to atmospheric pressure, it floats with its upper end just at the surface of the liquid or just below it. In order to move the body downwards from this position, the pump ( 10 ) is switched on with a running direction in which liquid is pumped out of the storage vessel into the container ( 1 ). As a result of the pressure increase, the bladder ( 17 ) is compressed so that water from the container can enter the hollow body through the bore ( 16 ), which thereby becomes heavier and sinks. In order to move the body upwards, the direction of rotation of the pump is reversed by actuating a switch, so that liquid is pumped out of the container ( 1 ) into the storage vessel ( 13 ) and negative pressure is generated in the container, so that the bladder ( 17 ) expands, water enters the container through the holes and the float becomes lighter and rises.

Die Bewegung in Längsrichtung erfolgt mittels der Elektromagneten (9), die so an die Stromquelle angeschlossen werden, daß die dem Inneren des Behälters zugewandten Enden ihrer Eisenkerne gleichgepolt sind. Da der Nordpol des Dauermagneten von den Nordpolen der Elektromagneten abgestoßen, sein Südpol jedoch von den Nordpolen angezogen wird, und umgekehrt, bewegt sich der Hohlkörper, wenn die Elektromagneten an eine Stromquelle angeschlossen sind, in eine Längsrichtung des Behälters. Durch Umpolen der Gleichstrommagneten wird eine Bewegung in umgekehrter Richtung hervorgerufen. Durch Betätigung der verschiedenen Schalter, nämlich eines Ein/Ausschalters für die Pumpe und eines Schalters, mit dem die Laufrichtung der Pumpe umkehrbar ist, sowie eines Ein/Ausschalters für die Gleichstromquelle und eines Schalters, mit dem die Umpolung der Elektromagneten vorgenommen wird, kann der Schwimmkörper jede beliebige gezielte Bewegung nach oben und unten, sowie in beiden Längsrichtungen des Behälters ausführen.The movement in the longitudinal direction takes place by means of the electromagnets ( 9 ), which are connected to the power source in such a way that the ends of their iron cores facing the inside of the container have the same polarity. Since the north pole of the permanent magnet is repelled by the north poles of the electromagnets, but its south pole is attracted to the north poles, and vice versa, when the electromagnets are connected to a power source, the hollow body moves in a longitudinal direction of the container. Reversing the polarity of the DC magnets causes movement in the opposite direction. By actuating the various switches, namely an on / off switch for the pump and a switch with which the direction of rotation of the pump can be reversed, as well as an on / off switch for the direct current source and a switch with which the polarity of the electromagnet is reversed, the Float any specific movement up and down, as well as in both longitudinal directions of the container.

Claims

1. A device for the targeted movement of a floating body, which is located in a closed, filled with a liquid container, characterized in that the box-shaped container ( 1 ) with a storage vessel ( 13 ) for the liquid and an interposed pump arranged outside the container ( 10 ) with reversible conveying direction that the float ( 14 ) arranged in the container ( 1 ) consists of a preferably elongated hollow body ( 15 ) in which a compressible bladder ( 17 ) filled with a gaseous medium is arranged and the outer one Cover is provided with holes ( 16 ), and that outside of the container ( 1 ) on the two opposite end faces ( 6, 7 ) with current can be switched on and off, as well as means that can be reversed by means of a switch for generating an electrical or magnetic field in the liquid in the container are attached, which with an E co-operates core, which is located in the hollow body.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that two DC magnets ( 9 ) are arranged one above the other on the end faces of the container, the magnetic fields of which extend into the liquid in the container ( 1 ) and which are connected to a DC power source in such a way that The same poles face the inside of the container on both sides, the iron core attached in the hollow body ( 15 ) being a permanent magnet ( 18 ) consisting of an elongated bar magnet.

3. Device according to claim 2, characterized in that the ends of the bar magnet ( 18 ) in the longitudinal direction of the hollow body by iron rods ( 19 ) are extended.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the longitudinal surfaces ( 5 ) of the container consist of transparent material.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the length and height of the container ( 1 ) are a multiple of its width.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the elongated hollow body ( 15 ) has a width which is slightly less than that of the interior of the container ( 1 ).

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the hollow body ( 15 ) is designed such that it floats at the pressure equalization just on the surface or just below the surface of the liquid in the container.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that with the gaseous medium, preferably air, filled bladder ( 17 ) which is arranged in the hollow body, made of a flexible, elastic material, preferably made of rubber or a suitable plastic consists.