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Vorrichtung zum Aufzeichnen der Geschwindigkeit und Richtung von Wasser-,
namentlich Meeresströmungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht,
die Geschwindigkeit und Richtung von Wasser-, namentlich Meeresströmungen aufzuzeichnen,
und deren wesentliche Merkmale aus folgenden bestehen: Die beiden Größen werden
je auf einer Schreibfläche aufgezeichnet, von denen die eine mittels eines durch
ein Schwanzsteuer in der Strömungsrichtung eingestellten Flügelrades proportional
der Strömungsgeschwindigkeit gedreht wird, während die andere frei drehbar ist und
in an sich bekannter Weise unabhängig von der jeweiligen Stellung der Vorrichtung,
z. B. magnetisch in der Nordsüdrichtung, gehalten wird. Die Aufzeichnung der beiden
Größen auf den beiden Schreibflächen erfolgt durch zwei Schreibwerkzeuge, die von
einem unabhängig von der Meßtiefe und während der Meßzeiten mit gleichbleibender
Geschwindigkeit laufenden Triebwerk über die Schreibflächen hinwegbewegt werden
und in an sich bekannter Weise in gleichen Zeitabständen gleichzeitig auf beiden
Schreibflächen Zeitmarken erzeugen, durch deren Auswertung man dann die Geschwindigkeit
und Richtung der während der Meßzeit vorhanden gellvesenen Strömungen ermitteln
kann.
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Die Erfindung betrifft ferner gewisse Einzelheiten, die im nachstehenden
beschrieben werden sollen.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung
dargestellt, bei der die beiden Schreibflächen als Trommeln ausgebildet sind. Abb.
i ist eine Seitenansicht der ganzen Vorrichtung. Die Abb.2 und 3 sind ein waagerechter
und ein senkrechter Schnitt nach den Linien 2-z bzw. 3-3 in Abb. i von oben bzw.
links gesehen. Die Abb;. ¢ bis 8 zeigen Einzelheiten- in größerem Maßstabe. Die
Abb. g und io sind Abwicklungen der beiden Trommeln und zeigen Beispiele der auf
ihnen erzeugten Aufzeichnungen.
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Die verschiedenen, im folgenden noch näher zu beschreibenden Teile
der Vorrichtung sind durch 'ein Gestell A aus waagerechten und senkrechten Armen
miteinander sowie mit einem Rohr B verbunden, das um ein zweites Rohr C frei drehbar
ist. Letzteres enthält an seinem oberen Ende einen um einen waagerechten Zapfen
C1 drehbaren Arm D zum Anschluß einer Haltetrosse E und an seinem unteren Ende eine
öse C2 zum Anhängen eines Gewichts, durch das es in der Lotrechten gehalten wird.
In dem Arm D ist eine um den Zapfen F1 drehbare und die Haltetrosse:' umfassende
Gabe1F gelagert. Sie wird durch auf der Haltetrosse E niedergleitende Fallgewichte
El im Sinne des Uhrzeigers verschwenkt und hebt dann mittels eines Drahts F2 o.
dgl. eine auf dem Rohr C sitzende Muffe C3 unter Spannung einer nicht gezeichneten
Feder an. Das Gestell A stellt sich infolge eines Schwanzsteuers J in der jeweiligen
Richtung der Strömung ein, und diese versetzt ein Flügelrad I( proportional ihrer
Geschwindigkeit in Drehung.
Soweit die Vorrichtung bisher beschrieben
wurde, ist sie aus der Patentschrift 34--667
der Erfinderin bekannt und wird
daher nicht als neu beansprucht.
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In eine Ringnut der Muffe C3 greift das seitlich gekröpfte Ende einer
im Gestell A geführten und hakenförmig gebogenen Stange G ein, die durch eine Schraubenfeder
Gl abwärts gedrückt wird. Die Stange G wirkt auf ein Triebwerk H, von dem der Einfachheit
halber nur das an dem GestellA befestigte Gehäuse gezeichnet ist, derart ein, daß
es beim Niedergehen eines Fallgewichts El in Lauf und beim Niedergehen des folgenden
Fallgewichts wieder stillgesetzt wird. Das Trieb-2 versetzt eine Spindelt
in: langsame Drehung und ist derart auszuführen, daß es unabhängig von der Meßtiefe
und während der ganzen Meßzeit mit gleichbleibender Geschwindigkeit läuft.
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Je nach Bedarf kann man die auszuführenden Untersuchungen während
einer einzigen längeren oder während mehrerer aufeinanderfolgender kurzer Meßzeiten
anstellen, ohne daß es in letzterem Falle erforderlich wäre, die Vorrichtung nach
Ablauf jeder einzelnen Meßzeit aus dem Wasser herauszuheben. Man braucht dann für
die zweite und die folgenden einzelnen Meßzeiten je zwei weitere Fallgewichte E'1,
von denen immer das erste das Triebwerk H in Gang und das zweite es wieder stillsetzt.
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Das GestellA enthält ferner zwei um senkrechte Achsen drehbare Trommeln
L, M, auf denen die Geschwindigkeit und Richtung der Strömungen aufgezeichnet werden.
Zweckmäßig erfolgen die Aufzeichnungen nicht auf den Trommeln selbst, sondern auf
Blättern aus irgendeinem wasserbeständigen Stoff, die auf den beiden Trommeln: angebracht
werden.
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Die Trommel L dient zur Aufzeichnung der Strömungsgeschwindigkeiten
und soll daher im folgenden mit Geschwindigkeitstrommel bezeichnet werden. Sie wird
durch das Flügelrad l( mittels eines Zuges von Zahnrädern l(1 und einer Schnecke
L1 in langsame Drehung versetzt. Die andere Trommel M dient zur Aufzeichnung der
Strömungsrichtungen und soll daher im folgenden mit Richtungstrommel bezeichnet
werden. Sie ist frei drehbar und wird :durch einen oder mehrere in ihrem Innern
angebrachte Magnete Ml (Abb. a) unabhängig von der jeweiligen Stellung der Vorrichtung
stets in der Nordsüdrichtung gehalten.
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Die Spindelt steht zwischen den beiden Trommeln L, M, ist auf
die ihnen entsprechende Strecke mit Gewinde sowie einer Längsnut Il (Abb.8) versehen
und enthält einen Block N (Abb. 5 bis 8) mit einem Zahn NI, der in :einen Längsschlitz
des Rohrs B eingreift und dadurch den Block N an, der Drehung auf der Spindel l
hindert. Während die Bohrung des Blocks N, durch die die Spindel t hindurchgeht,
selbst kein Innengewinde hat, ist ein solches an einer Backe O (Abb. 5 ) vorgesehen,
die um einen senkrechten Stift 01
mittels eines Handgriffes O' in den Block
N eingesetzt ist. Ist die Backe O nach innen geklappt, so wirkt sie also wie eine
Mutter, was zur Folge hat, daß der Block N durch die Spindel I mitgenommen wird.
Ist die Backe O dagegen nach außen geklappt, so kann man den Block N auf der Spindel
1 frei verschieben.
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An der der Spindelt abgewandten Seite des Blocks N ist um einen Zapfen
P1 (Abb. 6, 8 ) drehbar -ein DoppelhebelP angebracht, der an seinen Enden die als
Schreibwerkzeuge für die Trommeln L, M dienenden Stifte Q, Q1 enthält. In
einem Ansatz N= des Blocks N ist ein unter der Wirkung :einer Feder S stehender
Stift S1 gelabert, der unter den in Abb. 8 links gezeichneten Arm des Doppelhebels
P greift und ihn gegen einen Anschlag N3 anzulegen sucht.
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In eine kreisförmige, mit der Spindelt konzentrische Vertiefung auf
der Oberseite des Blocks N ist ein Ring R (Abb. 7) eingelegt, dessen Oberseite eben
ist und sich gegen eine die Vertiefung abdeckende Platte N4 anlegt, während seine
Unterseite eine Kerbe R1 aufweist. Die die Spindelt umgebende Bohrung des Ringes
R hat kein Gewinde, und in sie ragt ein Zahn R2 hinein, der in die Längsnut h der
Spindel I eingreift. Infolgedessen wird der Ring R bei der Drehung der Spindel
I zusammen mit dem Block N verschoben und in diesem zugleich gedreht.
Mit der Kerbe ,R' wirkt ein Zahn P2 (Abb. 6 bis 8) auf der Rückseite des Doppelhebels
P zusammen, der durch einen Schlitz des Blocks N hindurchtritt und sich unter der
Wirkung der Feder S sowie des Stiftes S1 von unten her gegen den Ring R legt.
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Während des größten Teiles der Umdrehung der Spindel I gleitet der
Ring R mit dem nicht eingekerbten Teil seiner Unterseite über den Zahn P2 hinweg
und hält ihn also unter Spannung der Feder S nieder. Bewegt sich dagegen die Kerbe
R' an dem Zahn P2 vorbei, so geht dieser unter der Wirkung der FederS empor, und
der DoppelhebelP führt zunächst eine kleine Schwingung im Sinne des Uhrzeigers aus,
bis er gegen den Anschlag N3 trifft, worauf er durch den Ring R unter Spannung der
Feder S wieder in seine Ruhelage zurückbewegt wird. Durch dieses Aufundniederschwingen
des Doppelhebels P werden auf den Trommeln L, M mittels der Schreibstifte Q, Q1
die Zeitmarken i bis 6 bzw. i' bis 6' (Abb. 9, i o) aufgezeichnet.
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Der in Abb.8 rechts gezeichnete Arm des
Doppelhebels
P ist starr, und der Schreibstift Q liegt dauernd an der Geschwindigkeitstrommel
L an_, so daß er auf ihr eine zusammenhängende Linie schreibt.
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Der Schreibstift Q1 darf dagegen an der Richtungstrommel M nicht dauernd
anliegen, weil er sie sonst daran hindern würde, sich unabhängig von der jeweiligen
Stellung der Vorrichtung unter dem Einfluß ihrer magnetischen Richtkraft in der
Nordsüdrichtung einzustellen. Aus diesem Grunde wird bei der gezeichneten Ausführung
der Schreibstift Q1 nur während der Aufzeichnung der Zeitmarken an die Richtungstrommel
M angelegt, was mittels der nachstehend beschriebenen Einrichtung geschieht.
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Der in Abb.8 links gezeichnete Arm des Doppelhebels P mit dem Schreibstift
Q1 enthält ein Gelenk T, und eine um dessen Drehzapfen gewundene Schraubenfeder
T1 sucht ihn nach der Richtungstrommel M hin zu verschwenken, woran ihn jedoch im
allgemeinen ein Stab U (Abb. 3, ¢, 8) hindert, der zur Drehachse der Richtungstrommel
M parallel steht. Der Stab U ist oben und unten in Arme V reingesetzt, die um Zapfen
V1 in dem Geste11A drehbar sind. Den aus den beiden Armen V und dem Stab U gebildeten
Schwingrahmen sucht eine zwischen dem Gestell. A und dem unteren Arm V gespannte
Feder V2 nach der Richtungstrommel hin zu verschwenken. Hieran hindern ihn jedoch
im allgemeinen zwei Nockenscheiben W, die in Höhe der Arme V unverdrehbar und unverschiebbar
auf die Spindell aufgesetzt sind und gegen die sich in den Armen V gelagerte Rollen
V,1 anlegen.
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Die gegenseitige Stellung sowie die Länge der Vertiefungen in den
Nockenscheiben W und der Kerbe R1 in dem Ring R (Abb. 7) ist derart gewählt, daß
zunächst der Schreibstift Q1 mit der Richtungstrommel M in Berührung kommt, alsdann
der DoppelhebelP eine Doppelschwingung ausführt und schließlich der Schreibstift
Q1 von der Richtungstrommel M wieder abgehoben wird.
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Nimmt man beispielsweise an, daß im Laufe einer Meßzeit, während derer
sechs Zeitmarken aufgezeichnet werden, einerseits die Geschwindigkeit der Strömung
zunächst langsam ab- und dann schnell zunimmt und anderseits die Richtung der Strömung
sich von Ost über Nordost nach Norden ändert, so ergibt die Vorrichtung die in den
Abb. 9 und i o abgewickelt dargestellten Aufzeichnungen.
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Durch den Schreibstift Q wird, wie bereits angegeben, auf der Geschwindigkeitstrommel
L eine fortlaufende Linie (Abb. 9) mit sechs hakenförmigen Zeitmarken i bis 6 aufgezeichnet,
während der Schreibstift Q1 auf der Richtungstrommel M sechs nur strichförmige Zeitmarken
i' bis 6' (Abb. io) erzeugt, die den Zeitmarken i bis 6 zeitlich @entsprechen. In
der Ordinatenrichtung sind die Abstände der Zeitmarken i bis 6 bzw. i' bis 6' von
den zeitlich folgenden gleich groß, da ja die Schwingungen des DoppelhehelsP in
gleichen Zeitabständen erfolgen. Die Abstände der Zeitmarken i bis 6 in der Abszissenrichtung
sind den Strömungsgeschwindigkeiten proportional, die während der durch die Zeitmarken
begrenzten Zeiten vorhanden waren. Die Abstände der Zeitmarken i' bis 6' in der
Abszissenrichtung sind den Änderungen der Strömungsrichtung proportional, die während
der durch die Zeitmarken begrenzten Zeiten eingetreten waren.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene und auf den
Zeichnungen dargestellte Ausführung beschränkt. Vielmehr konnte man z. B. den Ring
R auch mit mehreren Kerben R1 und die Nockenscheiben W dementsprechend auch mit
mehreren Vertiefungen versehen, so daß während jeder Umdrehung der Spindell mehrere
Zeitmarken aufgezeichnet würden. Ferner könnte man den Schreibstift Q1 die Richtungstrommel
M auch im allgemeinen berühren lassen und von ihr erst einige Zeit vor dem Aufzeichnen
jeder Zeitmarke abheben. Diese Zeit müßte dann hinreichend lang sein, um es der
Richtungstrommel zu gestatten, sich in der Nordsüdrichtung einzustellen.