DE4125407A1 - Auftriebsvorrichtung fuer taucher - Google Patents
Auftriebsvorrichtung fuer taucherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Auftriebssteuervorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine
Auftriebsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung des
Auftriebs eines Tauchers.
Sporttaucher benutzen zur Regulierung ihres Auftriebes Auf
triebsvorrichtungen z. B. in Form von aufblasbaren Tauchwe
sten, üblicherweise mit einem Volumen von 15 bis 20 l, die
mit Atem- oder Preßluft aufgepumpt und über eines oder meh
rere Ablaßventile entleert werden können.
Da solche Westen nicht starr sind und sich das Gasvolumen
in der Weste abhängig von der Wassertiefe in ganz erhebli
chem Umfang ändert, sind solche Systeme prinzipiell insta
bil. Bewegt sich der Taucher nach unten, so wird die in der
Weste vorhandene Luft komprimiert und erzeugt einen gerin
geren Auftrieb. Ohne Gegenmaßnahmen wurde der Taucher des
halb ständig weiter absinken. Bewegt er sich aber bei aus
geglichenem Auftrieb aktiv nach oben, verringert sich der
Wasserdruck entsprechend; der Auftrieb nimmt somit ständig
zu und der Auftauchvorgang findet immer rascher statt.
Zwar ist eine Feinkompensation des Auftriebs in Grenzen
durch eine Verschiebung der Atemmittellage möglich und
außerdem kann durch Schwimmbewegungen einer Steig- oder
Sinktendenz entgegengewirkt werden. Beide oben genannten
Situationen sind jedoch gleichermaßen gefährlich und haben
zu zahlreichen tödlichen Unfällen geführt, so daß der Auf
triebsregelung eine entsprechende Bedeutung zukommt.
Soll die Tauchtiefe um mehrere Meter geändert werden, muß
der Taucher die Füllung seiner Weste entsprechend korrigie
ren; dieser Vorgang verlangt einige Erfahrung und eine ge
wisse Planung. Zur Erleichterung des Vorgangs, der im um
ständlichsten Fall das Abnehmen des Mundstücks, Einblasen
eines Teils der Atemluft in die Weste, Aufsetzen und Aus
blasen des Mundstücks verlangt, wurden sogenannte "infla
tor"-Systeme entwickelt, bei denen die Westenfüllung über
Ventile geändert werden kann.
Ein automatisches System, das einen einmal gewählten Auf
trieb unabhängig von der Wassertiefe konstant hält, kann
den Taucher von einer lästigen Routinearbeit befreien und
bei der Ausbildung von Schülern zur Erhöhung der Sicherheit
beitragen.
Verschiedene Systeme zu Auftriebsausgleich sind beispiels
weise in den US-Patentschriften 38 20 348, 40 09 583, 41 01 998,
43 24 507 43 79 656 und 46 01 609 beschrieben. Gemäß
der USA-40 09 583 wird eine Kammer verwendet, die teils
mit Luft, teils mit Wasser gefüllt ist, wobei über eine Me
chanik der Wasserspiegel konstant gehalten wird.
Bei den anderen Vorschlägen wird der Füllzustand der Weste
über den Druck in der Weste reguliert, wobei gemäß US-A-43 24 507
beispielsweise noch die Kompressibilität des aus
geschäumtem Kunststoff bestehenden Taucheranzugs berück
sichtigt wird.
Von den oben genannten Systemen ist keines auf dem Markt zu
nennenswerter Verbreitung gekommen. Einer der Gründe dafür
ist die Schwierigkeit, mit mechanischen Systemen Volumenän
derungen flexibler Tauchwesten mit hinreichender Genauig
keit erfassen zu können; bei den oben beschriebenen Syste
men ergeben sich zudem große Hysteresen, so daß diese Vor
richtungen insgesamt als wenig brauchbar anzusehen sind.
Die darüberhinaus noch bekannten Vorrichtungen mit starren
Auftriebskörpern sind häufig zu sperrig und zu unbequem zu
tragen.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Auftriebsteuervorrichtung, ein Steuerverfahren und
eine Auftriebsvorrichtung für Taucher so auszubilden, daß
ein wählbarer Auftrieb exakt einstellbar ist und auch bei
wechselnden Tauchtiefen zuverlässig eingehalten wird.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und
18 angegebenen Vorrichtungen und das in Patentanspruch 19
angegebene Verfahren gelöst; die Unteransprüche betreffen
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß werden fortlaufend der Druck und die Tempe
ratur der Luft im Auftriebskörper überwacht; Änderungen des
Luftvolumens, die durch Änderungen dieser Parameter bedingt
sind, können somit zuverlässig mittels der Steuereinrich
tung bestimmt und durch eine entsprechende Änderung der
Luftmenge im Auftriebskörper kompensiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein
Flußmesser in der mit der Steuereinrichtung verbundenen
Luftleitung des Auftriebskörpers vorgesehen, so daß durch
Integration des Luftflusses (Luftstromes) bei bekanntem
Leitungsquerschnitt die Luftmengen, die dem Auftriebskörper
zugeführt bzw. aus ihm abgeführt werden, exakt erfaßt wer
den können. Dies gilt nicht nur für die Luftmengenänderun
gen während des Tauchens, sondern auch für das anfängliche
Befüllen des Auftriebskörpers. Als Druckquelle für die Auf
triebsvorrichtung sollte der Preßluftvorrat eines Preßluft
tauchgerätes eingesetzt werden.
Vorteilhafter Weise ist in der Steuereinrichtung ein Mikro
prozessor vorgesehen, so daß die Signale der Sensoren
schnell ausgewertet werden können und die Steuersignale für
die Ventile, die vorzugsweise elektromagnetische Ventile
sind, unmittelbar erzeugt werden können. Auf diese Weise
kann die Steuereinrichtung schnell auf sich ändernde Umge
bungsbedingungen reagieren; zudem sind zum Anschluß der
Sensoren lediglich elektrische Leitungen erforderlich, so
daß die Sensoren an beliebigen, geeigneten Stellen befe
stigt werden können. Hystereseeffekte, die bei mechanischen
Steuerungen häufig auftreten, können dabei weitgehend ver
mieden werden.
Als Flußmesser können dabei verschiedene Systeme eingesetzt
werden, zum Beispiel solche, die die Wärmeaufnahme des
Gases ermitteln oder mit einer Druckmessung an einem Ventu
rirohr arbeiten.
Sensoren, die nach dem erstgenannten Prinzip arbeiten, sind
für verschiedene Anwendungen erhältlich (z. B. als soge
nannte "microbridge airflow sensors" von Honeywell). Das
letztgenannte Prinzip ist ebenfalls allgemein bekannt, un
ter anderem sind in der DIN 1952 Regeln hierfür angegeben.
Da jede Flußmessung prinzipiell nur eine begrenzte Genauig
keit aufweist und sich Meßfehler im Laufe der Zeit addieren
könnten, ist zur fortlaufenden Bestimmung des Auftriebs und
damit des Tauchwestenvolumens eine Korrektur anhand der
Ventilschaltzeiten und des Verlaufs der Umgebungsdruck-Mes
sungen vorgesehen. Diese Aufgabe wird von einem eigenen
Steuerabschnitt wahrgenommen. Mit dieser softwareseitigen
Korrektur ist die ordnungsgemäße Funktion des Systems auch
über längere Betriebszeiten ermöglicht.
Als mögliche Zusatzfunktion bietet sich u. a. die Berück
sichtigung der sich als Funktion von Druck und Temperatur
ändernden Wasserdichte (Süß- oder Meerwasser) bei der
Steuerung des Auftriebs an.
Die von den Sensoren ermittelten Werte für Druck und Tempe
ratur, gegebenenfalls nach Umrechnung in Werte für die Was
sertiefe, können dabei über eine Anzeigevorrichtung, die
vorteilhaft auch mit Bedienungselementen für die Auftriebs
vorrichtung versehen ist, angezeigt werden.
Ein wesentlicher Aspekt neben der Auftriebsregelung ist die
automatische Überwachung des Tauchvorgangs. So kann die er
findungsgemäße Auftriebsvorrichtung verschiedene Sicher
heitsfunktionen erfüllen. Bei Überschreiten einer vorgege
benen Wassertiefe (d. h. bei einer zu großen Tauchtiefe)
kann eine Alarmvorrichtung betätigt und/oder der Auftrieb
erhöht werden. Desweiteren ist mittels der Auftriebsvor
richtung der Tauchvorgang so steuerbar, daß beispielsweise
ein vorgebbarer Tauchverlauf eingehalten wird. Auf diese
Weise kann das Einhalten von Sollzeiten für für die Dekom
pression des Tauchers sichergestellt werden; der Tauchvor
gang kann durch Speichern der fortlaufend gemessenen Werte
dokumentiert werden.
Zusätzlich kann schließlich der noch verbleibende Luftvor
rat in einem Preßlufttauchgerät überwacht und gegebenen
falls ein Auftauchvorgang eingeleitet werden.
Neben der automatischen Steuerung durch die Steuereinrich
tung kann der Auftrieb auch über manuell zu betätigende
Ventile eingestellt werden.
Die Steuereinrichtung, der Flußmesser und die Einlaß- und
Auslaßventile können als kompakte Einheit in einem Gehäuse
untergebracht werden, das an einem beliebigen Ort an der
Tauchausrüstung angebracht werden kann; dabei ist es mög
lich, die Anzeigeeinheit mit Bedienungselementen separat
auszubilden, so daß sie am Handgelenk getragen werden kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beige
fügten Zeichnung erläutert; es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Auftriebs
vorrichtung mit einer Steuervorrichtung,
Fig. 1a eine Modifikation der in Fig. 1 dargestellten
Steuervorrichtung und
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktion der
Steuereinrichtung.
Fig. 1 zeigt in einer Schemadarstellung die erfindungsge
mäße Auftriebsvorrichtung. Der Auftriebskörper 10 ist als
aufblasbare Tauchweste aus flexiblem Material ausgebildet,
wie es allgemein für Tauchwesten üblich ist. In der Regel
kann eine allgemein erhältliche Tauchweste verwendet wer
den; das System benötigt keinen speziell angefertigten Auf
triebskörper.
Die Tauchweste ist über eine flexible Schutzhülle 80 mit
einer Steuereinrichtung 30 verbunden, wobei die Schutzhülle
eine Signalleitung 110, die mit einem Temperatursensor 50
in der Weste verbunden ist, und eine Luftleitung 70, die
mit dem Westeninnern kommuniziert, umgibt.
Innerhalb eines Gehäuses 130 sind ein Flußmesser 60, der
mit der Luftleitung 70 verbunden ist, ein Mikroprozes
sor 90, elektromagnetische Ventile Va und Ve, manuelle Ven
tile Vaa und Vee und ein Luftleitungssystem 150, 150a, 160,
160a, 170, 180, 180a mit einem Luftauslaß 140 angeordnet.
Die Steuereinrichtung 30 ist ferner über eine Zuführlei
tung 120 mit dem Luftanschluß eines Preßlufttauchgerätes 20
verbunden. Die manuellen Ventile Vaa und Vee können auch
durch zwei wasserdichte Schalter ersetzt sein mit denen Va
und Ve direkt betätigt werden können (Fig. 1a); diese Betä
tigung kann dabei nach Bauart über elektrische oder mecha
nische Mittel erfolgen.
Der Mikroprozessor kann grundsätzlich von beliebiger Bauart
zur Signalverarbeitung, Durchführung von Programmen, Spei
cherung von Programmen und Daten und Abgabe von Steuerdaten
sein; desweiteren ist in der Steuereinrichtung eine Span
nungsquelle, z. B. eine Batterie, zum Betrieb des Mikropro
zessors, der Sensoren und der Steuerventile vorgesehen.
Am Gehäuse 130 ist ein Drucksensor 40 dargestellt; vorzugs
weise ist der Drucksensor jedoch, wie der Temperatursen
sor 50, im Inneren der Tauchweste vorgesehen, so daß er di
rekt den Innendruck der Weste erfaßt. Andererseits hängt
der Westeninnendruck über die bekannte Dehnungscharakteri
stik der Weste (bzw. des Westenmaterials) mit dem Außen
druck zusammen; der Außendruck läßt sich also aus dem We
steninnendruck ermitteln und vice versa. Um derartige Be
rechnungen zu umgehen, können sowohl ein Drucksensor im We
steninneren, als auch ein ein Drucksensor am Gehäuse vorge
sehen sein.
Der Mikroprozessor 90 erhält vom Drucksensor 40, vom Tempe
ratursensor 50 und vom Flußmesser 60 über Eingangsleitun
gen, die mit den entsprechenden Elementen verbunden sind,
Eingangssignale, und gibt Steuersignale an das Auslaßventil
Va und an das Einlaßventil Ve zur Steuerung des Füllzustan
des der Weste über Ausgangsleitungen, die mit den Ventilen
verbunden sind, ab. Desweiteren ist der Mikroprozessor mit
einer Anzeigeeinheit 100 verbunden, die separat vom Gehäuse
vorgesehen sein kann und der Anzeige wählbarer Daten wie z. B.
Druck, Temperatur oder Wassertiefe dient. Nicht darge
stellt sind zusätzliche Bedienungselemente für die Steuer
einrichtung, mit denen sie ein- oder ausgeschaltet werden
kann oder mit denen der Füllzustand der Weste gezielt ver
ändert werden kann.
Die Luftanschlußleitung 120 mündet in eine Luftzufuhrlei
tung 150, an die sich das Lufteinlaßventil Ve, eine Abzwei
gung 180, das Luftauslaßventil Va eine Luftauslaßleitung
160 und der Luftauslaß 140 anschließen. Parallel zu diesem
Leitungssystem kann ein Leitungssystem zur manuellen Steue
rung aus einer Luftzufuhrleitung 150a, dem manuellen Luft
einlaßventil Vee, einer Abzweigung 180a, dem manuellen
Auslaßventil Vaa und einer Luftauslaßleitung 160a vorgese
hen werden (Fig. 1). Beide Systeme sind an den Abzweigungen
180, 180a über ein Kopplungsstück 190 miteinander verbun
den. Eine Verbindungsleitung 170 verbindet die Abzweigung
180 mit dem Flußmesser 60.
Bei ausgeglichenem Auftrieb sind alle Ventile geschlossen.
Zur Erhöhung des Auftriebs kann der Taucher durch Öffnen
des Ventils Ve (Fig. 1a) bzw. Vee (Fig. 1) Luft über die
Leitungen 120, 150a, 180, 190, 170 und 70 in die Tauchweste
einlassen. Entsprechend kann Luft über die Leitungen 70,
170, 190 und 160a und den Luftauslaß 140 durch öffnen des
Ventils Va bzw. Vaa abgelassen werden, so daß sich der Auf
trieb vermindert. Die dabei auftretenden Luftströmungen wer
den vom Flußmesser 60 erfaßt und vom Mikroprozessor ausge
wertet.
In gleicher Weise wie bei der manuellen Betätigung erfolgt
die Luftzufuhr durch Ansteuerung des Ventils Ve über die
Leitungen 150, 180, 170 und 70 bzw. der Luftablaß durch An
steuerung des Ventils Va über die Leitungen 70, 180, und
160 zum Luftauslaß, wobei diese Ventile vom Mikroprozessor
angesteuert werden und das jeweils nicht betätigte Ventil
geschlossen bleibt.
Bevor die Beschreibung des Steuerverfahrens für das Volumen
anhand der beigefügten Fig. 2 erfolgt, soll hier kurz auf
die physikalischen Grundlagen eingegangen werden.
Der Auftrieb des Auftriebskörpers ergibt sich gemäß dem Ar
chimedischen Prinzip aus dem Gewicht der verdrängten Was
sermenge abzüglich des Eigengewichts der Auftriebsvorrich
tung und der Luft im Auftriebskörper zu:
B(p,T)=(V(p,T)+Vk) ρ-(Gk+M₁), (1)
wobei
B der druck- und temperaturabhängige Auftrieb,
V das druck- und temperaturabhängige Luftvolumen im Auftriebskörper,
Gk das Eigengewicht der Vorrichtung,
Vk das Eigenvolumen der ungefüllten Vorrichtung,
M₁ das Eigengewicht der Luft in der Vorrichtung,
ρ das spez. Gewicht des Wassers
V das druck- und temperaturabhängige Luftvolumen im Auftriebskörper,
Gk das Eigengewicht der Vorrichtung,
Vk das Eigenvolumen der ungefüllten Vorrichtung,
M₁ das Eigengewicht der Luft in der Vorrichtung,
ρ das spez. Gewicht des Wassers
sind.
In erster Näherung können ρ, Gk und Vk zunächst als kon
stant angesehen werden; der Wert von ρ soll als 1000 g/l
(Süßwasser) bzw. 1035 g/l (Salzwasser) angenommen werden.
Zudem wird vorausgesetzt, daß Wasser inkompressibel ist.
Das Eigengewicht M1 der Luft kann bei dieser Betrachtung
vernachlässigt werden.
Die Beziehung zwischen Druck p, Temperatur T und Volumen
V(p,T) ist für ein ideales Gas durch
p V = c R T (2)
gegeben, wobei c die Gasmenge in mol und R die Gaskonstante
bezeichnen. Diese Gleichung ist auch für Luft in ausrei
chender Genauigkeit erfüllt; 1 mol Luft entspricht dabei
etwa 28,84 g.
Bei bekannten Werten für die Gasmenge c, Temperatur T und
Druck p läßt sich somit das Volumen und damit der Auftrieb
gemäß Gleichung (1) berechnen. Für einen konstanten Auf
trieb muß auch das Luftvolumen in der Weste konstant sein,
beispielsweise den Wert V0 annehmen. Ändern sich die Druck- und
Temperaturwerte (Δp, ΔT) ausgehend von einem Anfangswert
(pa, Ta), so muß die anfängliche Gasmenge ca entsprechend um
Δc geändert werden, damit die Beziehung
V₀ = (Ta+ΔT)/(pa+Δp) * R * (ca+Δc) = const. (3)
erfüllt ist.
Der Wert für c, d. h. die Gasmenge in der Weste, wird durch
Öffnen der Ventile Va bzw. Ve geändert. Bei bekannten Ven
tileigenschaften wird der zeitabhängige Fluß f(t) der Luft
durch das entsprechende Ventil gemessen und Δc aus
Δc = λ ∫ f(t) dt (4)
ermittelt, wobei λ eine von den Ventileigenschaften abhän
gige Konstante ist.
Ausgehend von dem oben dargestellten Beziehungen erfolgt
die Steuerung des Auftriebs über die Gasmenge c gemäß dem
in Fig. 2 dargestellten Steuerschema.
In Schritt #1 erfolgt zunächst eine Initialisierung des Sy
stems durch den Taucher, wobei im Schritt #2 eine Funkti
onsprüfung des Systems durchgeführt wird. Falls der Selbst
test einen Defekt aufzeigt, wird auf einer entsprechenden
Anzeige eine Warnung ausgegeben. Anschließend wird im
Schritt #100 anhand einer Tabelle festgestellt, ob trotz
des Defekts eine sichere Funktion des Gerätes gewährleistet
ist. Anderenfalls wird das System deaktiviert und evtl. ge
gen weitere Einschaltversuche gesperrt.
Verläuft der Selbsttest erfolgreich, wird im Schritt #3
eine Anfangskalibrierung vorgenommen: die Zeit t0, die au
genblicklichen Werte von Druck p und Temperatur Temp, der
Flaschendruck und das vom Taucher manuell zugeführte Vo
lumen V werden als Anfangswerte p0, Temp0, pF0 und Vsoll
festgehalten.
Alle diese Werte werden einer Konsistenzprüfung unterzogen;
ggf. werden die Schritte #100 und #101 durchlaufen.
Dann ist das System funktionsbereit.
Während des Tauchvorgangs wird fortlaufend die schwarz
weiß markierte Schleife #11 durchlaufen, wobei in Schritt
#10 eine Messung der aktuellen Werte erfolgt und pF, p, der
Fluß f, die Temperatur Temp, die Systemzeit t und die
Schaltzeiten tvi der Ventile festgehalten werden.
Schritt #12 berechnet aus diesen Werten einen Mitteldruck
<p< bzw. , indem entsprechend gewichtete Druckwerte, die
innerhalb einer Zeitspanne (ca. 15 sec.) gemittelt werden
von periodischen Schwankungen befreit werden. Außerdem wer
den folgende Parameter berechnet:
die Änderungsgeschwindigkeit d<p</dt; die aktuell in der
Weste vorhandene Gasmenge cist (aus Vsoll, (p), Temp); Vsoll
aus Umrechnung des in Schritt #3 anfänglich festgestellten
Westenvolumens unter Berücksichtigung von p, Temp; das
tatsächlich vorhandene Westenvolumen Vist unter Berücksich
tigung von Vsoll, den Flußmessungen f, den Ventilschaltzei
ten tvi und den aktuellen Werten für <p< und Temp.
Im Schritt #13 wird direkt danach geprüft, ob die gemesse
nen bzw. berechneten Werte eine Reaktion #14 erfordern. Es
wird überprüft, ob
- die aktuelle Tauchzeit eine Grenze tmax überschreitet,
- der Druck einen höchstzulässigen Wertpmax überschreitet,
- der Flaschendruck pF einen Mindestwert pmin unterschreitet und
- der Betrag der Steig-Sinkrate d(p)/dt die Grenzwerte δ1, δ2 über/unterschreitet (wobei δ1 die Grenze für die Auf/Abtauchgeschwindigkeit und δ2 die Grenze für passives, ungewolltes Steigen/Sinken ist).
- der Druck einen höchstzulässigen Wertpmax überschreitet,
- der Flaschendruck pF einen Mindestwert pmin unterschreitet und
- der Betrag der Steig-Sinkrate d(p)/dt die Grenzwerte δ1, δ2 über/unterschreitet (wobei δ1 die Grenze für die Auf/Abtauchgeschwindigkeit und δ2 die Grenze für passives, ungewolltes Steigen/Sinken ist).
Falls keine Reaktion erforderlich ist, wird im Schritt #20
erneut anhand der Konsistenz der Meßwerte und einer Check
liste geprüft, ob ein Defekt vorliegt (der ggf. in
#100, #101 abgearbeitet wird). Die Schleife schließt sich
durch erneute Messung #10.
Falls eine Reaktion erforderlich ist, arbeitet #14 eine Ta
belle ab, anhand derer die Berechnung der nun erforderli
chen Gasmenge csoll erfolgt.
Schritt #22 stellt fest, ob csoll ausreichend gut mit cist
übereinstimmt. Dies wird anfangs nicht der Fall sein, so daß
bei #31 und #34 eine Abfrage und Aktivierung des Einlaß- bzw.
Auslaßventils Ve bzw. Va erfolgt. Nach Öffnen des ent
sprechenden Ventils wird mit #22 bzw. mit #31 fortgesetzt.
Es kommt wieder zur Prüfung #20, und dann wird die durch
Doppelstrich markierte Schleife #21 durchlaufen. Hier kommt
es in #12 zur Berechnung von cist, dann in #22 zum Ver
gleich mit csoll. Erst wenn csoll erreicht ist, wird #21
nach Ventilverschluß wieder verlassen (über #32, #35).
Bei #32 wird über die Prüfung #20 in die Schleife #11 zu
rückverzweigt.
Änderungen, die die Grenzwerte bei #13 überschreiten, füh
ren zur Wiederholung des Ablaufs.
Eingriffe des Tauchers, bespielsweise durch manuelles Betä
tigen eines Ventils, werden in #10/#12 festgestellt. Der
oben dargestellte Prozeß wird dann nach Korrektur von Vsoll
fortgesetzt.
Die Tabelle des Schrittes #14 enthält unter anderem Werte,
die zur Berücksichtigung der erforderlichen Dekompressions
zeiten erforderlich sind.
Neben den oben beschriebenen Größen können selbstverständ
lich noch weitere Größen in die Steuerung einbezogen werden.
Z. B. kann das sich mit der Zeit verändernde Gewicht der
Preßluftflaschen oder das Gewicht der Luft im Auftriebskör
per berücksichtigt werden, ebenso wie die Abhängigkeit der
Wasserdichte von Druck/Temperatur oder eine Kompression des
Taucheranzugs oder dgl. Derartige Korrekturen fließen gemäß
Gleichung (1) in die Berechnung ein und schlagen sich in
der Berechnung der Größe c nieder.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung noch mit
einer Speichereinheit versehen sein, um beispielsweise wäh
rend des Tauchvorgangs fortlaufend die Druck-/Tempe
raturwerte für eine spätere Dokumentation zu spei
chern.
Entsprechend kann die Speichereinrichtung auch eine Folge
von Auftriebswerten enthalten, so daß vorgegebene Abtauch-/Auf
tauchvorgänge über Steuerung des Auftriebskörpers ein
gehalten werden können.
Ein wesentlicher Sicherheitsaspekt ergibt sich dadurch, daß
erfindungsgemäß durch eine Überwachung der Druckwerte das
Unterschreiten eines vorgegebenen Maximalwertes für die
Tauchtiefe verhindert werden kann. Auch die Tauchzeit kann
begrenzt werden. Diese Aspekt sind insbesondere für Ausbil
dungszwecke hervorzuheben.
Die Auftauchgeschwindigkeit kann erfindungsgemäß so regu
liert werden, daß sie innerhalb ungefährlicher Grenzwerte
bleibt.
Bei der Überwachung des Füllzustandes der Preßluftflasche
kann erfindungsgemäß der Luftbedarf für die Dekompression
abgeschätzt werden, so daß das automatische Einleiten des
Auftauchens rechtzeitig erfolgen kann.
Desweiteren hat der Taucher die Möglichkeit, den Auftauch
vorgang manuell zu unterbrechen. Dies ist beispielsweise
nötig, wenn absehbar ist, das der Auftauchvorgang in ein
Hindernis hinein (Nesselqualle, Schiffsrumpf) führen wurde.
Diese Unterbrechung blockiert die Schritte #14 und #22,
führt jedoch nicht zu einem Ausschaltvorgang. So können die
Vorteile des Systems genutzt werden, nachdem das Hindernis
umschwommen wurde.
Claims (19)
1. Auftriebssteuervorrichtung für einen an eine Druckluft
quelle (20) anschließbaren Auftriebskörper (10) mit verän
derbarem Volumen zur Steuerung des Auftriebs eines Tau
chers, mit
einem steuerbaren Einlaßventil (Ve) zur Zuführung von Luft aus der Druckluftquelle (20) an den Auftriebskörper (10),
einem steuerbaren Auslaßventil (Va) zum Ablassen von Luft aus dem Auftriebskörper (10) an die Umgebung, gekennzeichnet durch
einen Temperatursensor (50) zur Erfassung der Temperatur innerhalb und/oder außerhalb des Auftriebskörpers (10),
einen Drucksensor zur Erfassung des Druckes innerhalb und/oder außerhalb des Auftriebskörpers (10)
und einer Steuereinrichtung (30) zur Steuerung der Luft menge im Auftriebskörper (10) über die Ventile (Va, Vb) ab hängig von den Signalen des Drucksensors (40) und des Tem peratursensors (50).
einem steuerbaren Einlaßventil (Ve) zur Zuführung von Luft aus der Druckluftquelle (20) an den Auftriebskörper (10),
einem steuerbaren Auslaßventil (Va) zum Ablassen von Luft aus dem Auftriebskörper (10) an die Umgebung, gekennzeichnet durch
einen Temperatursensor (50) zur Erfassung der Temperatur innerhalb und/oder außerhalb des Auftriebskörpers (10),
einen Drucksensor zur Erfassung des Druckes innerhalb und/oder außerhalb des Auftriebskörpers (10)
und einer Steuereinrichtung (30) zur Steuerung der Luft menge im Auftriebskörper (10) über die Ventile (Va, Vb) ab hängig von den Signalen des Drucksensors (40) und des Tem peratursensors (50).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen
Flußmesser (60) in einer mit dem Auftriebskörper (10) ver
bundenen Luftleitung (70) zur Erfassung des Luftstromes in
den bzw. aus dem Auftriebskörper (10).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinrichtung (30) zur Auswertung der Sen
sorsignale sowie zu Ansteuerung der Ventile (Va, Vb) einen
Mikroprozessor (90) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dar
der Mikroprozessor (90) mit dem Flußmesser (60) verbunden
ist und dem Fluß entsprechendes Signal erhält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Signal des Flußmessers (60) im Mikroprozessor (90) zur
Ermittlung der dem Auftriebskörper zugeführten bzw. vom
Auftriebskörper abgeführten Luftmenge aufintegriert wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Flußmesser die Strömungsge
schwindigkeit der Luft in der Leitung (60) ermittelt.
7. Vorrichtung nach einem der Vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß in der Steuereinrichtung (30)
Korrekturdaten gespeichert sind und daß die Luftmenge im
Auftriebskörper abhängig von der Meerwasser
dichte/Süßwasserdichte als Funktion von Druck und Tempera
tur steuerbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) eine
Anzeigevorrichtung (100) aufweist, mit der auswählbare Da
ten anzeigbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzeigevorrichtung (100) als separate Einheit ausgebil
det ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (100) Bedienungsele
mente für die Steuereinrichtung aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) die
Luftmenge im Auftriebskörper abhängig von einem vorgebbaren
Auftauchverlauf steuert.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (30) die
Tauchtiefe fortlaufend überwacht und abhängig von einer
vorgebbaren Maximaltiefe ein Alarmsignal abgibt und/oder
die Luftmenge des Auftriebskörpers erhöht.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle ein Preßluft
tauchgerät ist, dar der verbleibende Luftvorrat im
Preßlufttauchgerät mittels der Steuervorrichtung und eines
weiteren Drucksensors überwacht wird und bei Unterschreiten
eines vorgebbaren Mindestluftvorrats ein Auftauchvorgang
ausgelöst wird.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Werte für Wasserdruck
und/oder Wassertemperatur von der Steuereinrichtung (30)
fortlaufend gespeichert werden.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch zusätzliche, manuell bedienbare Einlaß- und
Auslaßventile (Vee, Vaa) zur manuellen Steuerung der
Luftmenge im Auftriebskörper (10).
16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, daß
die Steuervorrichtung (30), der Flußsensor (60) und die
Einlaß- und Auslaßventile (Va, Vb) in einem gemeinsamen Ge
häuse angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßven
tile (Va, Vb) zur Steuerung der Luftmenge im Auftriebskörper
manuell bedienbar sind.
18. Auftriebsvorrichtung für Taucher mit einem Auftriebs
körper mit veränderbarem Volumen, gekennzeichnet durch eine
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19. Verfahren zur Steuerung des Auftriebs eines Auftriebs
körpers mit veränderbarem Volumen, wobei die Umgebungswerte
für Druck und Temperatur ermittelt werden und dem Auf
triebskörper Luft zugeführt oder von ihm abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß man den Luftstrom zum/vom Auf
triebskörper ermittelt und die Luftmenge im Auftriebskörper
so steuert, daß ein gewünschtes Auftriebsvolumen erreicht
wird.
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5560738A (en) * | 1995-03-08 | 1996-10-01 | Noel; Hector | Depth sensitive diver safety system |
WO1998013255A1 (de) | 1996-09-25 | 1998-04-02 | S. Redmer Consulting | Sicherheitsvorrichtung |
EP1062151A1 (de) * | 1998-01-21 | 2000-12-27 | NDE Ltd. | Kombiniertes digitales gerät zur tiefen- und aufstiegsgeschwindigkeitskontrolle für das tauchen mit unterwasser atemgeräten |
US6772705B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-08-10 | Kenneth J. Leonard | Variable buoyancy apparatus for controlling the movement of an object in water |
DE202006000950U1 (de) * | 2006-01-23 | 2007-06-06 | Mickler, Claudia | Sicherheits-Tarierautomat für Taucher |
US20100089398A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Giovanni Distefano | Method for the constant automatic monitoring of the regularity of the breathing of a diver during scuba dives |
WO2013144711A1 (en) | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Pandora Underwater Equipment Sa | A safe automatic buoyancy control device |
US10518848B2 (en) | 2012-03-28 | 2019-12-31 | Marine Depth Control Engineering, Llc | Smart buoyancy compensation devices |
CZ309137B6 (cs) * | 2020-09-29 | 2022-02-23 | Miroslav Lukáš | Multifunkční ventilová souprava pro suché potápěčské obleky |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4411094C2 (de) * | 1993-12-07 | 1997-03-20 | Thomas Tolksdorf | Taucheinrichtung für Gerätetaucher |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3487647A (en) * | 1967-09-18 | 1970-01-06 | William F Brecht Jr | Buoyancy control for scuba diving |
US3820348A (en) * | 1973-07-23 | 1974-06-28 | G Fast | Buoyancy regulating apparatus |
DE2542816A1 (de) * | 1974-09-27 | 1976-04-15 | Kinetronic Ind Inc | Taucherinformationsanlage |
US4324507A (en) * | 1980-04-14 | 1982-04-13 | Shane Harrah | Automatically-controlled buoyancy vest |
US4812083A (en) * | 1987-06-01 | 1989-03-14 | Undersea Industries, Inc. | Quick-disconnect apparatus for inflating a scuba diving buoyancy jacket |
-
1991
- 1991-07-31 DE DE19914125407 patent/DE4125407C3/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3487647A (en) * | 1967-09-18 | 1970-01-06 | William F Brecht Jr | Buoyancy control for scuba diving |
US3820348A (en) * | 1973-07-23 | 1974-06-28 | G Fast | Buoyancy regulating apparatus |
DE2542816A1 (de) * | 1974-09-27 | 1976-04-15 | Kinetronic Ind Inc | Taucherinformationsanlage |
US4324507A (en) * | 1980-04-14 | 1982-04-13 | Shane Harrah | Automatically-controlled buoyancy vest |
US4812083A (en) * | 1987-06-01 | 1989-03-14 | Undersea Industries, Inc. | Quick-disconnect apparatus for inflating a scuba diving buoyancy jacket |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5560738A (en) * | 1995-03-08 | 1996-10-01 | Noel; Hector | Depth sensitive diver safety system |
WO1998013255A1 (de) | 1996-09-25 | 1998-04-02 | S. Redmer Consulting | Sicherheitsvorrichtung |
EP1062151A1 (de) * | 1998-01-21 | 2000-12-27 | NDE Ltd. | Kombiniertes digitales gerät zur tiefen- und aufstiegsgeschwindigkeitskontrolle für das tauchen mit unterwasser atemgeräten |
EP1062151A4 (de) * | 1998-01-21 | 2002-05-02 | Nde Ltd | Kombiniertes digitales gerät zur tiefen- und aufstiegsgeschwindigkeitskontrolle für das tauchen mit unterwasser atemgeräten |
US6772705B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-08-10 | Kenneth J. Leonard | Variable buoyancy apparatus for controlling the movement of an object in water |
DE202006000950U1 (de) * | 2006-01-23 | 2007-06-06 | Mickler, Claudia | Sicherheits-Tarierautomat für Taucher |
US20100089398A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Giovanni Distefano | Method for the constant automatic monitoring of the regularity of the breathing of a diver during scuba dives |
WO2013144711A1 (en) | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Pandora Underwater Equipment Sa | A safe automatic buoyancy control device |
US10518848B2 (en) | 2012-03-28 | 2019-12-31 | Marine Depth Control Engineering, Llc | Smart buoyancy compensation devices |
US10889355B2 (en) | 2012-03-28 | 2021-01-12 | Marine Depth Control Engineering, Llc | Smart buoyancy compensation devices |
CZ309137B6 (cs) * | 2020-09-29 | 2022-02-23 | Miroslav Lukáš | Multifunkční ventilová souprava pro suché potápěčské obleky |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4125407C2 (de) | 1993-03-18 |
DE4125407C3 (de) | 1997-09-18 |
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D4 | Patent maintained restricted | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |