DE59393C - Wassertiefenmesser - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

. . KLASSE 42: Instrumente.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 32. April 1891 ab.

Wenn ein an einem Ende geschlossenes Rohr mit der Mündung nach unten in Wasser gesenkt wird, wird dieses in gewisser Menge' hineindringen und dadurch den Kubikinhalt der im Rohr eingeschlossenen Luft vermindern, und dieser neue, von der Luft gefüllte Raum wird dem Gesetze Mariotte's zufolge bei unveränderter Temperatur in" umgekehrtem Verhältnisse zum Druck stehen. Die Folge hiervon ist, dafs die Kubikinhaltsveränderung der Tiefe, in welche der Apparat gesenkt wird, nicht proportional ist. Die Tiefenmesser von Sir William Thomsen und mehreren Anderen sind hierauf basirt, indem sie gleichzeitig so construirt sind, dafs man nach dem Heraufziehen des Apparates im Stande ist, zu beobachten, wie weit das Wasser in das Rohr gedrungen war. Wegen des erwähnten Mangels an Proportionalität werden indessen die Eintheilungen des Mafssfabs kleiner und kleiner, so dafs das Messen von einzelnen Metern sehr schnell unmöglich wird und man überhaupt nicht im Stande,ist, vermittelst solcher Apparate Tiefen zu messen, welche 200 m übersteigen.

Es giebt indessen eine andere Weise, das Mariotte'sche Gesetz zu benutzen, wodurch man nicht nur gleich grofse Eintheilungen am Mafsstabe erhält, sondern auch im Stande ist, eine jede Wassertiefe zu messen.

Das Verfahren gründet sich darauf, dafs die Dichte der Luft dem Druck einfach proportional ist. :

Der vom Erfinder nach diesem Princip eingerichtete Tiefenmesser führt eine für alle Tiefen hinlängliche Luftmenge in einer Luftkammer eingeschlossen mit sich, und diese Luft wird also während des Senkens des Apparates proportional der Tiefe zusammengeprefst. Wenn die erwünschte Tiefe, eventuell der Grund erreicht ist, wird ein constanter Rauminhalt.von der verdichteten Luft abgesperrt. Dieser abgesperrten und verdichteten Luft wird während des Heraufziehens (oder nach demselben) Gelegenheit gegeben, sich in einem Mefsrohr auszudehnen, wo ihr Rauminhalt unter dem Druck der Atmosphäre nach ■ beendetem Heraufziehen abgelesen werden kann. Dieser neue Rauminhalt wird proportional der Tiefe sein, in welche das Instrument versenkt wurde, und dient somit als Mafs derselben. Während des Einsenkens steht der constante Raum, nämlich die Mefskammer, in Verbindung mit der Luftkammer und ist vom Mefsrohr, welches mit Wasser angefüllt ist, abgesperrt; beim Heraufziehen dagegen wird die Mefskammer von der Luftkammer abgesperrt und gleichzeitig (oder nach dem Heraufziehen) mit dem Mefsrohr in Verbindung gesetzt.

Diese Absperrung und Verbindung zwischen der Mefskammer, der Luftkammer und dem Mefsrohr kann durch Hähne, Ventile oder Schiebersysteme verschiedener Art geschehen und wird durch Stofs gegen den Grund, durch Fallgewichte, Propeller, Wasserschrauben, durch den Unterschied des Wasserdruckes in seiner Wirkung während des Hinauf- und Hinuntergehens des Instrumentes oder durch, die Kraft hervorgebracht, die eine in einem dazu bestimmten Raum comprimirte Luftmenge während des Heraufziehens des Instrumentes im, Stande ist auszuüben.

Bei einem und demselben Apparate kann verschiedener Mafsstab für die Eintheilung erlangt werden entweder durch Veränderung

des Volumens der Mefskammer oder Veränderung des Durchschnitts des Mefsrohres.

Die Einzelheiten in der Construction der Apparate können im hohen Grade variirt werden, hauptsächlich aber werden die Apparate immer aus folgenden Theilen gebildet:

1. einer Luftkammer, worin die Luft vom Wasserdruck allmalig zusammengedrückt wird, während der Apparat in das Wasser versenkt wird;

2. einer Mefskammer, worin ein gewisser Rauminhalt von der vom Wasser zusammengedrückten Luft abgemessen und abgesperrt wird, wenn der Apparat auf die zu messende Wassertiefe hinuntergekommen ist;

3. einem cylindrischen, calibrirten, aus einem Glasrohr gebildeten Meisrohre, das während des Versenkens mit Wasser angefüllt gehalten wird, da es dann an beiden Enden durch Kanäle mit dem Wasser communicirt, während es, sobald das Aufsteigen des Apparates anfängt, oben geschlossen und dann während des Aufsteigens oder nach demselben in Verbindung mit der Mefskammer gesetzt wird, deren zusammengedrückte Luft dann während oder nach dem Heraufziehen des Apparates durch ihre Ausdehnung eine entsprechende Menge Wasser zum unteren Ende des Mefsrohres hinaustreibt. Im oder am Mefsrohr wird eine Eintheilung angebracht, die Wassertiefen angiebt.

Auf der Zeichnung ist in Fig. 1 bis 3 beispielsweise die Construction eines Apparates in senkrechtem Schnitte gezeigt bezw. während des Hinuntersenkens und des Heraufziehens und von der Seite gesehen. Die Luftkammer wird von einer am Herzstücke a vermittelst einer Schutzhülse c festgemachten Kautschukhaube b gebildet. Diese Haube hat eine solche Steifheit, dafs sie.sich wohl von einem sehr geringen Druck zusammendrücken läfst, sich doch aber sofort von selbst wieder ausdehnt, sobald der Druck aufhört. In der Schutzhülse c, die oben mit einer Oese d versehen ist, um den Apparat an dem Ende des Senkbleies festzumachen, befinden sich an den Seiten passende Löcher f, durch welche das Wasser hineindringen kann, um auf die Kautschukhaube b zu wirken.

Die Mefskammer wird hier von einem Ausschnitt h an der einen Seite eines ins Herzstück α eingesetzten Hahnkükens k gebildet.

Das Mefsrohr / ist mit seinem Mafsstabe i in eine zweite, am unteren Ende des Herzstückes α befestigte Schutzhülse η eingesetzt, die an der Vorderseite durchbrochen ist, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, so dafs man das Glasrohr / und dessen Mafsstab i sehen kann. Die Hülse η ist unten mit einem Ring zur Anbringung eines gewöhnlichen Senkbleies versehen. Um das Hineindringen des Wassers in das Mefsrohr zu erleichtern, hat die Hülse ferner unten eine Seitenöffnung, über welcher sich ein schräger Schirm ρ befindet, welcher das Hineindringen des Wassers während des Hinuntersenkens vom Apparate befördert. Das Wasser dringt durch den U - förmigen Kanal r in das Glasrohr / hinein und die Luft in demselben wird gleichzeitig nach oben durch den Kanal s¹ im Herzstück und den Kanal s² im Hahnküken k herausgedrückt, indem dem Hahnküken k vor dem Versenken des Apparates mit der Hand die in Fig. 1 gezeigte Stellung gegeben wird, in welcher die Mefskammer h ferner noch durch den Kanal s³ im Herzstück mit der Luftkammer b in Verbindung steht. .

Sobald das Heraufziehen des Apparates nach beendetem Versenken angefangen wird, wird der Druck des Wassers gegen eine ringförmige Scheibe t, die den unteren Theil des Apparates umgiebt, eine Drehung des Hahnkükens k in die in Fig. 2 und 3 gezeigte Stellung bewirken, indem die Scheibe oder der Ring t durch eine Zugstange m¹ mit einem an der einen Endfläche des Hahnkükens excentrisch angebrachten Zapfen w² verbunden ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kommt hierdurch das Mefsrohr / erst aus der Verbindung mit dem Kanal s², so dafs sein oberes Ende abgesperrt wird und kömmt dann in Verbindung mit der Mefskammer h.

Während des Heraufziehens wird die zusammengedrückte Luft in der Mefskammer h sich ausdehnen, indem sie eine entsprechende Menge Wasser aus dem Mefsrohre durch den unteren Kanal r treibt, und wenn das Heraufziehen vollzogen ist, wird die Oberfläche von der im Mefsrohr zurückbleibenden Wassersäule am Mafsstab i die Wassertiefe angeben bis zu welcher der Apparat versenkt gewesen ist. Die ringförmige Scheibe kann auch durch zwei Platten ersetzt werden, welche sich nach der. Drehung des Hahnes umklappen, damit sie während des Heraufziehens dem Wasser keinen Widerstand leisten.

v¹ ist ein an der Seite des Hahnkükens k angebrachter Ansatz, welcher dadurch, dafs er gegen einen entsprechenden Zapfen i>² am Herzstück stöfst, angiebt, wieviel das Hahnküken vor dem Gebrauch mit der Hand gedreht werden soll, um den Apparat fertig zur Benutzung zu machen. Der Zapfen m² kommt dann in die durch die Linie Z in Fig. 3 angedeutete Stellung.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der Construction des Apparates in senkrechtem Schnitt, und zwar während des Niederganges und während des Aufsteigens des Apparates. Die in diesen beiden Figuren benutzten Buchstabenbezeichnungen sind mit denjenigen der Fig. 1 bis 3 übereinstimmend.

Die Mefskammer h ist hier im Herzstück a

selbst gebildet. Sie ist cylindrisch und wird unten von dem mit Steuerstange y"¹ versehenen bewegbaren Stempely ' geschlossen. Oben steht sie vermittelst des Kanals s^s mit der Luftkammer b in Verbindung; diese Verbindung wird aber, wenn keine Druckvermehrung in der Luftkammer geschieht, durch ein Kegelventil y* und eine Spiralfeder^⁵, die den Stift y¹. am Ventilkörper umgiebt, geschlossen gehalten.

Wenn der Apparat benutzt werden soll, wird von unten . auf das untere Ende des Steuerstiftes y² gedrückt, bis der Stempel y¹ hierdurch in die in Fig. 4 gezeigte Stellung gebracht worden ist, in welcher er von passenden Ansätzen gehalten wird, welche zugleich als Steuerung für den Ventilkörper y* dienen können. Das obere Ende des Mefsrohrs / ist dann offen durch die Kanäle s¹ und s⁴ im Herzstück α und s² im Stempel y^x\ während des Niederganges des Apparates im Wasser wird die durch den Wasserdruck hervorgebrachte Druckzunahme in der Luftkammer b das Kegelventil y ⁴ öffnen, und es wird sich der Luftdruck in der Luftkammer durch den Kanal s³ im Herzstück um den Ventilstift y¹ auf die Mefskammer h übertragen. Da der Wasserdruck durch den Kanal s ³ im Herzstück .auch auf die Unterseite des Stempels y^l wirkt, so wird letzterer durch die Druckzunahme an seiner Oberseite nicht bewegt werden. Sobald der Apparat bis zur gewünschten Tiefe gelangt ist und das Heraufziehen desselben angefangen 'wird, wird die Abnahme des Wasserdruckes bewirken, dafs das Ventil yⁱ von der Spiralfeder^⁵ geschlossen, und dafs der Stempel y^l von der zusammengedrückten Luft in der Mefskammer während deren Ausdehnung nach und nach in die in Fig. 5 gezeigte Stellung hinuntergedrückt wird. Beim Hinunterdrücken des Stempels y¹ wird erst Kanal s' aufser Verbindung mit dem Kanal s² gebracht, so dafs das obere Ende des Mefsrohres geschlossen wird, und darauf kommt Kanal s¹ in Verbindung mit einem anderen Kanal s^& im Stempel y^l, welch letzterer Kanal oben in die Mefskammer h ausmündet. Diese letztere kommt folglich in Verbindung mit dem Mefsrohr, was zur Folge hat, dafs die Luft in der Mefskammer während des weiteren Hinaufziehens vom Apparat, sich ausdehnen und in das Mefsrohr hineintreten kann, indem sie gleichzeitig eine entsprechende Menge Wasser aus dem Rohr heraustreibt, wie früher bei dem in Fig. ι bis 3 gezeigten Apparat beschrieben wurde. Selbstverständlich kann man mit dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Apparat keine so kleinen Wassertiefen wie mit dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten messen.

Um die der Luftkammer bei jeder Messung entzogene Luftmenge zu ersetzen, nämlich die, welche im comprimirtem Zustande in die Mefskammer aufgenommen wird, kann man vermittelst eines Hahnes oder Ventils, das an den beiden oben beschriebenen Formen des Apparates angebracht werden kann, die Luftkammer einen Augenblick in Verbindung mit der Atmosphäre setzen, bevor die. nächste Messung vorgenommen wird.

Claims (2)

Patent-ANSPrüche:

1. Ein Wassertiefenmesser, bei welchem die Messung einer Wassertiefe dadurch erreicht wird, dafs ein bestimmter, vom Wasserdruck zusammengedrückter Rauminhalt Luft abgesperrt wird, wenn der Messer den Punkt erreicht hat, dessen Abstand von der Oberfläche des Wassers man zu kennen wünscht, worauf dieser Rauminhalt zusammengedrückter Luft während oder nach dem Heraufziehen des Tiefenmessers mit einem Mefsrohr in Verbindung gesetzt wird,, in welchem die zusammengedrückte Luft sich frei ausdehnen kann und dadurch, dem Mariotte'schen Gesetze zufolge, an der entsprechenden Theilung angiebt, bis zu welcher Tiefe die Vorrichtung versenkt gewesen ist.

2. Die Einrichtung des durch Anspruch 1. gekennzeichneten Tiefenmessers derart, dafs dieser aus einer Luftkammer (b) besteht, in welcher die Luft während des Hinuntersenkens vom Messer durch den Wässerdruck zuammengedrückt wird, ferner aus einer mit der Kammer (b) in Verbindung stehenden Mefskammer (h), in welcher ein bestimmter Rauminhalt der zusammengedrückten Luft durch passende Mittel von der Verbindung mit der Kammer (b) abgesperrt wird, wenn der Messer den Punkt erreicht hat, dessen Abstand man von der Oberfläche des Wassers sucht, indem die genannte Mefskammer (h) gleichzeitig mit der Absperrung oder auch späterhin mit einem Mefsrohr (I) in Verbindung gesetzt wird, in welchem die zusammengedrückte Luft in der Kammer (h) sich ausdehnen und diese Ausdehnung' mit Hülfe einer Theilung oder dergleichen gemessen werden kanh.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.