DE579337C - Vorrichtung zum gleichzeitigen Aufzeichnen der Stroemungsrichtung, der Stroemungs-geschwindigkeit und gegebenenfalls der Temperatur von Fluessigkeitsstroemungen - Google Patents

Description

Es gibt bereits Vorrichtungen zum gleichzeitigen Aufzeichnen verschiedener Bestimmungsmerkmale von Flüssigkeitsströmungen, z. B. deren Richtung, Geschwindigkeit und gegebenenfalls Temperatur. Andererseits ist auch die photographische Registrierung sowohl der Geschwindigkeit allein als auch der Richtung allein von Strömungen bereits bekannt. Die Erfindung besteht in der Vereinigung des Richtungsanzeigers, des Geschwirir digkeitsanzeigers und gegebenenfalls des Temperaturanzeigers eines Strömungsmessers mit einem photographischen Objektiv, einem feststehenden Spalt und einem fortlaufend bewegten lichtempfindlichen Bande, derart, daß die Angaben der beiden ersten oder aller drei Anzeigevorrichtungen gleichzeitig durch den Spalt hindurch auf das lichtempfindliche Band projiziert werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung dargestellt.

Abb. ι und 2 zeigen im axialen Längsschnitt und im Querschnitt nach Linie 2-2 der Abb. ι eine Vorrichtung zum Messen und Registrieren der Richtung und der Geschwindigkeit von unterseeischen Strömungen. .

Abb. 3 zeigt eine Abänderung der Kompaßscheibe.

Abb. 4 läßt im Längsschnitt ein Organ erkennen, das mit der Vorrichtung nach den Abb. ι und 2 vereinigt werden kann.

Abb. 5 ist die Wiedergabe eines photographischen Bildes, das mittels der Vorrichtung ' nach den Abb. 1 und 2 hergestellt ist.

Abb. 6 zeigt in größerem Maßstabe eine bewegliche Schablone, die es ermöglicht, gewisse Kennlinien des Bildes nach Abb. 5 auszuwerten.

Bei einer Ausführungsform, die insbesondere zum Registrieren der Richtung und der Geschwindigkeit von unterseeischen Strömungen sich eignet, enthält die Vorrichtung folgende Teile:

Ein durch einen Deckel a¹ luft- und wasserdicht geschlossenes Gehäuse a, worin die nachstehend ausführlich beschriebenen Teile untergebracht sind, die es ermöglichen, mit Hilfe der Photographie die Angaben zu registrieren, die man kennenlernen will; das Gehäuse hat zweckmäßig die Gestalt einer an ihren beiden Enden geschlossenen Röhre, deren Wanddicke ausreicht, um hohen Drücken zu widerstehen;

einen Geschwindigkeitsmesser (z. B. ein Flügelrad) b, der zweckmäßig im unteren Teil des Gehäuses α angeordnet ist und durch die Strömung mit einer Geschwindigkeit um-

getrieben wird, die eine bekannte Funktion der Geschwindigkeit der Strömung ist; die Verstellungen dieses Teiles werden mittels einer Schnecke b¹ auf ein Schneckenrad h² übertragen, das eine spiegelnde Platte in den Beleuchtungskreis, der den beweglichen lichtempfindlichen Streifen eines photographischen Systems zu belichten vermag, ein- und wieder ausschaltet; die Geschwindigkeit des Schnekkenrades b~ ist dabei eine bekannte Funktion der Geschwindigkeit der auf Teil b einwirkenden Strömung;

eine Einrichtung, welche die durch die Längsachse b^s des Flügelrades b gehende axiale Hauptebene des Instrumentes zur Achse der Strömung parallel richtet. Diese Einrichtung kann in einem Rohrstutzen c mit waagerechter Achse und z. B. rechteckigem Querschnitt bestehen; der Rohrstutzen dient als Unterstützung für die verschiedenen mit dem Flügelrad zusammen sich drehenden Teile; die Wandung, durch welche die Strömung eintritt, ist aus zwei durchbrochenen Flächen c¹ gebildet, die ein lotrechtes Zweiseit bilden, dessen Kantenwinkel zweckmäßig gewählt ist (z. B. ungefähr gleich 90⁰), während die durchbrochene Wand c², durch welche die Strömung die Vorrichtung verläßt, quer zum Rohrstutzen angeordnet sein kann; eine Einrichtung, welche die Eigenschwingungen oder Erschütterungen der Vorrichtung abschwächt; diese Einrichtung kann in einem auf den oberen Teil der Röhre α gesetzten Kragen d bestehen, an dem eine in der axialen Hauptebene der Vorrichtung, nämlich in Richtung der Strömung angeordnete Stange d¹ befestigt ist, an die sich ein Kabel oder eine Schnur von verhältnismäßig großer Länge (z. B. 5 bis 6 m) anschließt; und nicht dargestellte Einrichtungen zum Anhängen der Vorrichtung an ein Kabel o. dgl., mittels dessen sie in die zu untersuchende Tiefe abgelassen wird.

Innerhalb des Gehäuses α sind untergebracht: ein photographisches System zum Registrieren der auf die Geschwindigkeit und die Richtung bezüglichen Angaben auf einem lichtempfindlichen Streifen; dieses System ist bei e unterstützt und z. B. in der gebräuchliehen Weise, nämlich so durchgebildet, daß es eine Kamera e¹ mit einem Objektiv e- enthält, ferner eine mit Uhrwerk ausgerüstete Rolle e³ zum stetigen Verschieben des lichtempfindlichen Streifens eⁱ. Zwischen das Objektiv e~ und die Rolle e^s ist gemäß der Erfindung ein Schirm e^s eingeschaltet, in welchem, quer zum lichtempfindlichen Streifen, in der Achse des optischen Systems e² ein Schlitz t'° ausgespart ist;

eine Bussole/, zweckmäßig eine astatische mit Flüssigkeitsdämpfung, deren gegenüber dem Objektiv e² angeordnete Scheibe Angaben trägt, die den Hauptorientierungsrichtungen, d. h. den Kardinalpunkten, entsprechen. Von diesen Angaben werden verschiedene Bilder untereinander auf den lichtempfindlichen Streifen geworfen. Zu diesem Zweck können die Angaben aus einem oder mehreren radial angeordneten Strichen gebildet sein; z.B. entspricht ein Strich der Ostrichtung, zwei Striche der Südrichtung, drei Striche der Westrichtung und vier Striche der Nordrichtung; die Scheibe der Bussole / wird ständig von einer Lampe h beleuchtet. Den Strom für die Lampe liefert beispielsweise ein Akkumulator i. Um das Photographieren der Angaben zu ermöglichen, die die Orientierung des Instrumentes gegen die Bussolenscheibe ermöglichen, ist die optische Achse des Objektivs in der axialen Hauptebene der Vorrichtung angeordnet und nach der durch die Lampe h beleuchteten Stelle der Scheibe gerichtet. Diese Achse kann, wie Abb. 1 erkennen läßt, gegen die Längsachse des Instrumentes geneigt oder zu ihm parallel sein. In diesem Fall ist sie von der Längsachse um eine geeignete Strecke entfernt, welche bei der praktischen Ausführung leicht ermittelt wird;

eine reflektierende Fläche /, z. B. eine mit einem weißen Überzug versehene Metallplatte, die den mit Bezug auf die axiale Hauptebene seitlich gelegenen Teil der Kompaßscheibe überdeckt, derart, daß diese Platte oder mindestens ein Stück von ihr sich in einem Teil des Gesichtsfeldes des Objektivs befindet und daß diese Platte, falls sie mit Unterbrechungen beleuchtet wird, den lichtempfindlichen Streifen des photographischen Apparates zu belichten vermag; dabei bringt sie jedesmal, wenn sie beleuchtet wird, auf dem lichtempfindlichen Streifen einen Strich hervor; die mittels einer elektrischen Lampe k in Zeitabständen erfolgende Beleuchtung wird mittels des Schneckenrades b² geschaltet. Zu diesem Zweck enthält der Stromkreis dieser Lampe, die durch eine beliebige Elektrizitätsquelle, zweckmäßig den Akkumulator i, mit Strom gespeist wird, einen selbsttätigen Kontaktgeber, dessen einer Bestandteil, z. B. ein Stift Z¹, auf dem Rad b² angebracht und gegen dieses isoliert ist, während der andere Bestandteil, z. B. ein ortsfester Finger Ir, bei jedem Umlauf des Rades b² vom Stift I¹ erfaßt wird.. Der Stift I¹ ist mit der einen Klemme des Akkumulators i verbunden, während die Lampe k zusammen mit einem Unterbrecher m in den Kreis eingeschaltet ist, der den Finger I² mit der anderen Klemme des· Akkumulators i 'verbindet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist die folgende:

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Die Vorrichtung sei in eine Wasserströmung getaucht, deren Geschwindigkeit gemessen und deren Richtung bestimmt werden soll. Die Lampe h beleuchte dauernd die Scheibe der Bussole, während die Lampe k, die die reflektierende Platte / zu beleuchten vermag, gerade ausgelöscht sei. Ein- lichtempfindlicher Streifen (ein Film, ein Papierband o. dgl.) sei auf den Umfang der sich ίο drehenden Trommel e³ gebracht.

Durch die lebendige Kraft des Wassers wird das Flügelrad b in Drehung versetzt, und die Vorrichtung richtet sich selbsttätig so, daß seine axiale Hauptebene zur Achse der Strömung parallel ist. Die Drehung des Rades b² bringt ein Aufflammen der Lampe k während einer Zeit hervor, die hinreicht, damit das Bild eines Stückes der Platte / auf dem lichtempfindlichen Streifen, in der Gestalt eines Striches χ (Abb. 5) wiedergegeben wird, da der Schirm e⁵ mit dem Schlitz e^e in den Strahlengang eingeschaltet ist.

Der gegenseitige Abstand der so erzeugten Striche ermöglicht es, die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen; denn diese Striche liegen um so näher beieinander, je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist, so daß man mit Leichtigkeit diese Geschwindigkeit (z. B. in Knoten in der Zeiteinheit, z. B. in ι Stunde) bestimmen kann, indem auf einer beweglichen Schablone (Abb. 6), zweckmäßig einer durchsichtigen, eine Teilung y in Abhängigkeit von der Zeit (die in Frage kommende Funktion bestimmt sich im wesentliehen nach der Geschwindigkeit, mit der der lichtempfindliche Streifen sich vor dem Objektiv verschiebt) angegeben ist, so daß es gentigt, diese Schablone auf das Diagramm f Abb. s), das durch Entwickeln und Fixieren des photographischen Bildes erzielt worden ist, zu legen, um unmittelbar die Strömungsgeschwindigkeit während einer gegebenen Zeit zu bestimmen.

Die auf Strömungsrichtung bezüglichen Angaben werden auf dem lichtempfindlichen Streifen in der Gestalt einer oder mehrerer ununterbrochener Linien wiedergegeben, die sich über die gesamte Länge des Streifens erstrecken. Diese Linien werden von einem, zwei, drei oder vier parallelen Strichen gebildet, je nachdem die Vorrichtung nach Ost, Süd, VVest oder Nord gerichtet ist. Bei dem in Abb. 5 dargestellten Beispiel entsprechen die angegebenen Linien auf der Strecke z¹ der Ostrichtung und auf den Strecken s² der Südrichtung.

Außerdem gibt die Lage der Linien s¹, s² zu der Breitenrichtung des Streifens die Abweichung des Instrumentes .gegenüber den Hauptrichtungen an. Diese Abweichung ist dadurch verursacht, daß die Merkstriehe der Bussolenscheibe sich mehr oder weniger weit ab von der Achse des optischen Systems des photographischen Apparates befinden .und daher die Bilder dieser Striche mehr oder weniger weit von der Längsmittellinie des lichtempfindlichen Streifens entfernt sind.

Die größte Abweichung im einen oder im anderen Sinne beträgt ungefähr 45°. In dem Augenblick, wo die eine der Linien, z. B. z¹, aus dem optischen Feld des photographischen Apparates herauskommt, gelangt die andere Linie, z. B. z~, in dieses Feld.

Mittels der in Abb. 6 dargestellten geteilten Schablone kann man die genaue Richtung der Vorrichtung bestimmen, indem man den Abstand der Linie z^x oder z² von der Mittellinie des lichtempfindlichen Streifens mißt, der der Nullinie der Teilung entspricht.

Bei einer abgeänderten Ausführung erhält die Markierung der Scheibe der Bussole die Gestalt eines oder mehrerer Spiralbogen, wie dies in Abb. 3 dargestellt ist. Der Anfang des Spiralbogens befindet sich beispielsweise beim Punkt A, der der Nordrichtung entspricht, und das Ende B in der nämlichen Richtung, aber nach einer Drehung der Vorrichtung um 360⁰. Die Länge des Vektors CM ist bei jeder Stelle eine Funktion des Winkels und bezeichnet die Richtung der Vorrichtung; diese ist daher durch die Lage des Bildes des Punktes M auf dem photographischen Streifen gegeben. Demgemäß werden die Richtungsänderungen der Vorrichtung in der Gestalt einer ununterbrochenen Linie aufgezeichnet.

Mit einer Vorrichtung zum Aufzeichnen der Richtung und der Geschwindigkeit yon strömenden Flüssigkeiten läßt sich vorteilhaft eine Einrichtung vereinigen, welche auf die Temperatur dieser Strömungen anspricht,' so daß diese durch das photographische System auf der nämlichen lichtempfindlichen Fläche wie die Richtung und die Geschwindigkeit der Strömung aufgezeichnet wird. Diese Einrichtung besteht beispielsweise bei einer Vorrichtung gemäß den Abb. 1 und 2 aus:

einer Röhre η (Abb. 4) von beschränkten Abmessungen, die, radial auf der Seitenwand des Gehäuses α angebracht, an ihrem freien Ende geschlossen und am anderen Ende mit dem Innern des Gehäuses verbunden ist;

einem festen Halter o, der am Gehäuse befestigt und mit der Röhre η verbunden ist, und

einem aus zwei Lamellen bestehenden Thermometer p, dessen Angaben durch ein Hebelsystem q vergrößert und mittels eines Schreibstiftes i¹ auf ein Papierblatt ο. dgl. übertragen werden, das z. B. mit Ruß überzogen ist. Dieses Blatt kann auf einer Trom-

mel λ· befestigt sein, die durch ein Uhrwerk bewegt wird. Die Aufzeichnungen geschehen zweckmäßig gleichzeitig mit denen, die durch Vermittlung eines festen Zeigers t², der auf dem festen Halter e angebracht ist, vor- i genommen werden. '

Das Blatt r ist erfindungsgemäß im Feld des Objektivs des photographischen Apparates e¹ angeordnet, so daß sein Bild auf den ίο lichtempfindlichen Streifen eⁱ projiziert wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum gleichzeitigen Rets gistrieren mehrerer Bestimmungsmerkmale von Flüssigkeitsströmungen, gekennzeichnet durch die Vereinigung eines Apparates zur photographischen Registrierung auf einem ständig sich abwikkelnden Streifen mit einer an das umlaufende Organ angeschlossenen Fläche, die im Felde des photographischen Apparates Merkstriche trägt, und mit einem zwischen den Registrierstreifen und die beleuchtete Fläche eingeschalteten Schirm, der mit einem Schlitz versehen ist.
2. 2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Bussole enthält, ferner eine Einrichtung, um die An-

   3a gaben der Bussole auf dem photographischen Streifen zu registrieren.
3. 3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Thermometer enthält, ferner eine Einrichtung, um die Angaben des Thermometers auf dem photographischen Streifen zu registrieren.
4. 4. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein von einer Strömung angetriebenes Flügelrad enthält, das mit einem Geschwindigkeitsanzeiger vereinigt ist.
5. 5. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Registrierung der Geschwindigkeiten eine elektrische Lampe enthält, die in Zeitabständen, ⁴^ welche Funktionen der Geschwindigkeit der Strömung sind, eine Fläche beleuchtet, die sich im Felde des Objektivs der photographischen Einrichtung befindet.
6. 6. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Registrierung der Geschwindigkeiten eine in Zeitabständen aufleuchtende elektrische Lampe, einen Unterbrecher und ein an sich bekanntes Flügelrad zur Betätigung des Unterbrechers enthält.
7. 7. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er, in Vereinigung mit einer Einrichtung zum Registrieren von Geschwindigkeiten durch Projektion ^So des Schlitzes eines Schirmes auf einem beweglichen photographischen Streifen, eine Scheibenbussole enthält, die im Felde des Objektivs angeordnet ist, durch eine Lichtquelle beleuchtet wird und Striche aufweist, deren Beschaffenheit oder Anordnung je nach der Einstellung des Apparates verschieden ist.
8. 8. Apparat nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strichbezeichnung der Bussolenscheibe die Gestalt einer Spirale hat.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen