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Geschwindigkeitsmesser für Strömungen Die Erfindung richtet sich auf
einen Geschwindigkeitsmesser für Strömungen, der dazu bestimmt ist, die Geschwindigkeit
einer Flüssigkeitsströmung oder eines in der Flüssigkeit sich verschiebenden Körpers
zu messen. Der Geschwindigkeitsmesser eignet sich im besonderen zur Anwendung auf
dem Meere, um die Strömung der Gezeiten (Ebbe und Flut) zu messen. Er kann aber
auch als Windmesser, als Log für Schiffe oder für ähnliche Zwecke verwendet werden.
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Es sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Staukörper
pendelnd so aufgehängt ist, daß er durch die Strömung aus der Vertikalen abgelenkt
wird. Der Ausschlag bildet ein Maß für die Stärke der Strömung und wird registriert.
Die Erfindung bezweckt, solche Vorrichtungen möglichst einfach und widerstandsfähig
auszubilden und die eigentlichen Registrierteile dem Einfluß der Strömung vollständig
zu entziehen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das die Registriervorrichtung
einschließende Gehäuse selber als Staukörper ausgebildet ist.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß zur Unterstützung der Ablenkung des Gehäuses mit diesem Lochscheiben verbunden
sind, deren Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung steht.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen
veranschaulicht. Es stellt dar: Abb. i ein Schaubild einer Ausführungsform der Erfindung,
Abb. 2 einen senkrechten Querschnitt durch das Gehäuse, gemäß Abb. i von links gesehen,
wobei die Registriervorrichtung im Aufriß dargestellt ist, Abb. 3 einen wagerechten
Schnitt durch das Gehäuse, mit der Registriervorrichtung in Aufsicht, Abb. 4. eine
Einzelheit der Registriervorrichtung, Abb.5 ein Schaubild einer anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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Der in Abb. i bis ¢ dargestellte Geschwindigkeitsmesser umfaßt einen
Rahmen oder ein Joch i, welches an einer geeigneten Stütze aufgehängt werden kann,
die ihm gestattet, sich unter der Wirkung des zu messenden Stromes frei im Azimut
zu drehen. Wagerechte Drehzapfen 2 sind quer in dem Jochrahmen befestigt, und zwar
so, daß sie in einer Normalen zu der Strömungsrichtung liegen. Ein wasserdichtes
Gehäuse 3 dreht
sich um die wagerechte Achse der Drehzapfen 2. Eine
Stange 4 ist drehbar unter dem Gehäuse parallel zu dessen Achse aufgehängt. Durchlöcherte
Scheiben 5 sind auf der drehbaren- Stange so angebracht, daß sie in lotrechter Lage
und parallel zu dieser drehbaren Stange gehalten werden und das Gehäuse um seine
wagerechte Achse drehen können. Eine Registriervorrichtung ist pendelnd auf der
Achse des Gehäuses aufgehängt, um den Drehwinkel des Gehäuses um seine Achse aufzuzeichnen,
der ein Maß für die Stärke der Strömung gibt.
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Nach Abb. i wird das Joch i, welches die Zapfen 2 trägt, auf welchem
das Gehäuse 3 gelagert ist, an einem Seil 8 mit Schäkel oder Kettenwirbel 9 von
einer Boje oder einem Schiff aus in das Meer gehängt, derart, daß es sich um die
lotrechte Achse des Wirbels in einer horizontalen Ebene drehen kann. Das Joch trägt
ein Steuerruder io, welches die Meßvorrichtung in der Strömungsrichtung hält. Das
Seil ist bei i i an dem Joch befestigt und geht durch eine Röhre oder Nabe 12 des
Steuerruders hindurch. Das Gehäuse 3 wird von dem Drehzapfen 2 getragen, welche
in den Lagern 13 ruhen. Die Drehzapfen sind abnehmbar und werden in den Lagern durch
die Klappen 14 festgehalten, die bei 15 an den Rahmen i angelenkt sind und die auf
den Drehzapfen durch lösbare Bolzen 16 verkeilt sein können, die quer durch die
freien Enden der Klappen gehen.
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In der Ausführungsform nach Abb. 5 ist das Joch, welches die Zapfen
2 trägt, mittels einer senkrechten Röhre 17 aufgehängt, die an einem Seil
8 oder einem starren Element gehalten werden kann. Das Gehäuse wird durch seine
Drehachse 2 in seinen Lagern 13
gehalten, die in bezug auf das lotrechte Rohr
17 derart nach der Seite verlegt sind, daß der Messer sich von selbst in die Strömungsrichtung
einstellt. Das Seil kann etwa bei 18 mit einem Bleigewicht beschwert sein. Das Joch
i ist an dem senkrechten Rohr abnehmbar befestigt, und zwar mit Hilfe von angelenkten
Halsstücken i g, die sich auf dem Rohr i7 drehen, und die Drehzapfen können in ihrem
Lager so angeordnet sein, daß sie sich aus den Lagern dank der längsgeschlitzten
Muffen 2o herausnehmen lassen. Diese Muffen können sich in den gleichfalls in Längsrichtung
geschlitzten Naben 2i drehen, so daß man die Zapfen herausnehmen kann, wenn die
Schlitze übereinanderliegen.
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In der in Abb. i dargestellten Ausführungsform kann das Joch mit Gewichten
belastet sein, welche außerhalb der äußeren Enden des Gehäuses an Schnüren hängen
können, die an dem wagerechten Rahmenteil befestigt sind. Die wagerechte Stange
4, welche die durchlöcherten senkrechten Scheiben 5 trägt, ist in den äsen 22 der
metallischen Drahtschlaufen oder Konsolen 23 gelagert. Diese Drahtschlaufen oder
Konsolen hängen von dem Gehäuse 3 herab, mit welchem sie starr verbunden sind, wobei
die Stange 4 sich frei in den Drahtschlaufen drehen kann, während sie hingegen durch
Anschläge 24 an einer Längsverschiebung gehindert ist.
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Die durchlöcherten Scheiben 5 sitzen an den freien äußeren Enden der
radialen Arme a5, die an jedem Ende der drehbaren Stange 4, an der sie befestigt
sind, vorstehen, und diese Arme sind nach der gegenüberliegenden Seite verlängert,
um die Bügel 26
aufzunehmen, die Gegengewichte 27 für die durchlöcherten Scheiben
tragen. Die Gegengewichte hängen pendelnd am Arm 25, ihre Längsachsen stehen senkrecht
auf den Scheiben 5. Der ganze Apparat hat also eine senkrechte Symmetrieebene in
der Richtung der Strömung. Die durchlöcherten Scheiben werden durch die Gegengewichte
in vertikaler Lage und durch das Steuerruder des Joches in einer zur horizontalen
Strömung senkrechten Lage gehalten.
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Indem die Strömung auf die durchlöcherten Scheiben trifft, dreht sie
das Gehäuse um seine Zapfen, bis sein Drehmoment in bezug auf die Achse des Gehäuses
durch ein Drehmoment in bezug auf dieselbe Achse ausgeglichen wird, welches durch
das Gewicht der Scheiben 5, der Gegengewichte und der Teile, durch welche diese
mit dem Gehäuse verbunden werden, entsteht. Die Scheiben sind symmetrisch mit großen
Löchern 28 versehen, damit die Wirkung der Wirbel in der Strömung vermieden oder
vermindert wird.
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Die verschiedenen Winkel, um welche sich das Gehäuse auf seinen Zapfen
dreht, entsprechen demnach verschiedenen Strömungsstärken. Diese V"inkel werden
durch die Registriervorrichtung, welche in dem Gehäuse untergebracht ist, aufgezeichnet.
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Die Registriervorrichtung ist auf einer Wiege oder einem pendelnden
Bügel a9 aufgebaut, der von dem Gehäuse, und zwar innerhalb dieses Gehäuses, herabhängt
und der von Zapfen 3o in Lagern 3 i der Querstangen oder Brücken 32 gehalten wird.
Die Brücken 32 sind bei 33 mit der Gehäusewand verbunden. Die Registriervorrichtung
besteht aus einer Trommel 34, welche durch ein Uhrwerk angetrieben wird. Die Drehachse
der Trommel wird von der pendelnden Wiege getragen und in vertikaler Lage derart
gehalten, daß die Drehachse der Trommel in ihrer lotrechten Lage verbleibt, wenn
das Gehäuse durch die Wirkung der Strömung auf die durchlöcherten Scheiben 5 in
Drehung versetzt wird.
Der Schreibstift 6 zum Aufzeichnen der Geschwindigkeit
oder Kraft der Strömung ist auf einem Gewicht 3 5 (Abb. 4) angebracht, welches in
einer Führung oder einem geschlitzten, senkrechten Rohr 36 parallel zur Achse der
Registriertrommel läuft. Das Gewicht ist an dem einen Ende eines Seiles 37 befestigt,
das über eine oder mehrere Führungsrollen 38 läuft und dessen anderes Ende an einer
Befestigungsstelle bei 39 im Innern des Gehäuses mit einer der Brücken 3z verbunden
oder angehängt ist. Der Stift besteht aus einer mit Tinte gefüllten Feder oder einem
ähnlichen Schreibstift, der eine Schaulinie auf einem Papierblatt 40 zieht, das
auf der Registriertrommelangeordnet ist. Dieses Blatt zum Aufzeichnen der Bewegung
des Stiftes wird mit einer Kante durch ein Klebemittel oder in anderer Weise auf
der Trommel befestigt und wird von einer Rolle 41 abgerollt, die auf einer Achse
4.2 auf der Wiege drehbar ist und unter der Wirkung von Bremsfedern 43 steht, die
an einer Stütze 44 der Wiege befestigt sind. Die Bauart ist eine solche, daß, wenn
das Gehäuse unter der Einwirkung ` des Stromes auf die durchlöcherten Scheiben sich
dreht, der Registrierstift sich in einer Markierungslinie auf dem Registrierblatt
der Trommel verschiebt, die von dem Uhrwerk angetrieben wird und eine Linie zieht,
welche die Stärke der Strömung ausdrückt.
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Die Dämpfungsvorrichtung zur Beseitigung der kleinen Bewegungen des
Markierungsstiftes, die von der Wellenbewegung o. dgl. herrühren, ist in das Seil
oder die biegsame Verbindung 37 zwischen seiner Befestigungsstelle 39 an dem Gehäuse
und seiner Befestigungsstelle am Markierungsstift 6 eingebaut. In dieser Bauart
läuft das Seil 37, welches von der Befestigungsstelle am Gehäuse kommt, über
eine Rolle 45 und steigt hinab zu einem Gewicht 46, das in einem senkrechten Rohr
oder einer Führung 47 auf und ab gleitet. Ein zweites Seil 48 führt von diesem Gewicht
46 über eine zweite Seilscheibe oder Rolle 49 und wieder hinab zu einem zweiten
Gewicht oder Tauchkolben 5o in einem senkrechten Rohr 51, welches dazwischen liegt
und mit Öl, Paraffin oder einer ähnlichen Flüssigkeit 52 gefüllt ist. Das
dritte Seil 37
geht von dem Tauchkolben 5o über eine dritte Seilscheibe 38
und ,führt hinab zu einem dritten Gewicht 3 5 in einem dritten senkrechten Rohr
36, und dieses Gewicht 35 trägt den Registrierstift 6. Die Gewichte in den drei
Führungen oder Rohren müssen so gewählt sein, daß das erste und dritte Gewicht schwerer
als das dazwischenliegende Gewicht sind und das zweite Gewicht schwerer als das
dritte ist. Wenn das erste Gewicht durch die Drehung des Gehäuses um seine wagerechte
Achse angehoben wird, senkt sich das zweite Gewicht langsam in seinem Ölbehälter
und hebt das Gewicht an, welches den Schreibstift trägt, bis die Seile, welche die
Gewichte verbinden, gespannt sind. Man erkennt also, daß das Gewicht, welches den
Schreibstift trägt, den Bewegungen des ersten Gewichtes folgt, aber mit einer Verlangsamung,
welche der Viskosität des Öls in dem Ölrohr oder Ölbehälter entspricht. Es können
besondere Anordnungen vorgesehen werden, um die Reibung zwischen den Gewichten und
den Führungen oder Rohren zu vermindern. Beispielsweise können die Gewichte gebildet
oder ausgestattet werden mit Reibungsrollen oder Gleitrollen oder anderen Einrichtungen,
die eine geeignete, gleitende Bewegung mit den Führungen hervorrufen.
--Die durch ein Uhrwerk angetriebene Trommel kann durch eine andere von schnellerer
Gangart ersetzt werden, um schnelle Strömungsänderungen beobachten und aufzeichnen
zu können.
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In einer geänderten Ausführungsform kann das Registrierorgan des Messers
in das Innere einer wasserdichten Boje eingebaut sein, um den Neigungswinkel der
Boje und ihre Pendelrichtung aufzuzeichnen. Der Messer kann auch unter Wasser in
einer am Meeresgrund verankerten Boje schwimmend gehalten werden.
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Obwohl die Vorrichtung insbesondere in Verbindung mit Meeresströmungen
und ihren Messungen beschrieben wurde, kann man sie, wie oben schon gesagt wurde,
für Windmessungen oder als Log zur' Geschwindigkeitsmessung bei Schiffen oder für
alle anderen .Zwecke anwenden und einrichten, wo es sich darum handelt, die Änderungen
der Geschwindigkeit eines Flüssigkeitsstromes oder der Bewegungsvorgänge in einer
Flüssigkeit während einer angegebenen Zeit zu registrieren.
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Anstatt der ausgeglichenen durchlöcherten Scheiben 5 auf der Stange
4 und den Armen 25 zum Drehen des Gehäuses oder des Gestells kann man auch
eine oder mehrere Scheiben oder Flächen, die starr an dem Gehäuse befestigt sind
und an diesem herunterhängen oder radial vorstehen, verwenden, auf welche die Strömung
einwirkt, um das Gehäuse zu drehen.
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In diesem Falle werden die Tafeln oder Flächen nicht senkrecht zur
Stromrichtung gehalten.