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Vorrichtung zum Vermessen von Gewässern Zusatz zum Zusatzpatent 889521
Im Hauptp.atent ist eine Vorrichtung zum Vermessen von Gewässern, insbesondere von
Wasserstraßen, beschrieben, bei der ein Gerät zur Messung der Wassertiefe und ein
Gerät zur Ortung, insbesondere zur Messung des horizontalen Abstandes von einem
Bezugspunkte längs einer durch zwei Punkte festgelegten Geraden, so miteinander
verbunden sind, daß Tiefe und Ort gleichzeitig in einem rechtwinkligen Koordinatensystem
aufgezeichnet werden. Beide Geräte befinden sich auf einem Vermessungsschiff. Das
Tiefenmeßgerät bewirkt die Aufzeichnung der Tiefe durch ein periodisch längs einer
geradlinigen Führung bewegtes Schreibglied. In Richtung senkrecht zu dieser Geraden
erfolgt eine dem Horizontalabs?and proportionale Relativverschiebung zwischen der
Führung des Schreibgliedes und dem Aufzeichnungspapier. Vorzugsweise wird diese
bei feststehender Schreibgliedführung durch einen dem horizontalen Abstand, d. h.
der zurückgelegten Fahrtstrecke, proportionalen Papiervorschub bewirkt.
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Zu diesem Zwecke ist das Ortungsgerät so ausgebildet, daß die ankommenden
Signale. mit Hilfe einer selbstabgleichenden Brückenschaltung unmittelbar den Papiervorschub
beeinflussen. Der technische Aufwand für eine derartige Schaltung ist jedoch, recht
erheblich. Außerdem sind derartige Sonderkonstruktionen auch aus Gründen der Lagerhaltung,
Ersatzbeschaffung usw. unerwiinscht.
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Zweck der Erfindung ist es, die Steuerung des Papiervorschubs in
Abhängigkeit von dem gemessenen Horizontalabstand mit einfacheren Mitteln und ohne
wesentliche bauliche Änderungen des Abstandsmeßgerätes zu bewirken. Hierzu wird
die Meßeinrichtung erfindungsgemäß mit einem von Hand regelbaren Antrieb für den
Vorschub des Schreibstreifens und einen proportional mit dem Papiervorschub bewegten
Folgezeiger ausgestattet, der gleichlaufend mit dem Anzeigeglied des Gerätes zur
Messung des horizontalen Abstandes angeordnet und so eingerichtet ist, daß die tZbereinstimmung
der Stellung des Folgezeigers und des Anzeigegliedes bzw. die Abweichung von dieser
Sollstellung erkennbar ist.
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Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn man beispielsweise
bei Verwendung eines mit periodisch ausgesandten Schallimpulsen arbeitenden Gerätes
zur Honzontalabstandsmessung den Folgezeiger zugleich als Stellglied ausbildet,
welches von dem Beobachter der wandernden Abstandsanzeige nachgeführt wird, die
in Zeitabständen von etwa I Sekunde durch Aufleuchten einer umlaufenden Glimmlampe
erfolgt, und wenn man dieses Stellglied über eine biegsame Welle und ein geeignetes
Getriebe mit dem Vorschubantrieb des Schreibstreifens verbindet, so daß dieser zwangläulig
der Bewegung des Stellgliedes folgt.
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Bei Abstandsmeßgeräten anderer Art, z. B. optisch arbeitenden, die
ein vom Beobachter zu betätigendes, auf Anzeigemittel wirkendes Einstellglied aufweisen,
kann dieses Einstellglied auch unmittelbar als Stellglied für den Antrieb des Papiervorschubs
benutzt werden. Die Bewegungsübertragung zum Vorschubantrieb des Schreibstreifens
erfolgt dann zweckmäßig durch elektrische Ubertragungsmittel, erforderlichenfalls
unter Zwischenschaltung eines Rechengerätes zur Linearisierung der Abstandswerte.
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Nach dem Gesagten wird der Papiervorschub von dem Beobachter in der
Weise bewirkt, daß dieser den Folgezeiger oder ein diesem gleichzusetzendes Einstellglied
entsprechend der jeweiligen Abstands anzeige verstellt. Es kann vorgesehen sein,
diese Verstellung unmittelbar vorzunehmen, indem der Folgezeiger mit einem Drehknopf
entsprechend dem Wandern der Anzeige nachgestellt wird. Bei gleichmäßiger Fahrt
ist von dem Beobachter anzustreben, durch gleichmäßiges Verstellen des Folgezeigers
diesen dauernd in Ubereinstimmung mit der Anzeige zu erhalten, was viel Übung erfordert.
Diese Aufgabe wird erleichtert, wenn die Verstellung des Folgezeigers selbsttätig
durch Antrieb mittels eines Motors erfolgt und der Beobachter nur die Antriebsgeschwindigkeit
entsprechend der Anzeige regelt. Bei gleichmäßiger Fahrt ergibt dieses Verfahren
zur mittelbaren Nachführung des Folgezeigers eine befriedigende Übereinstimmung
zwischen der zurückgelegten Fahrtstrecke und dem Papiervorschub zu jedem Zeitpunkte.
Bei veränderLicher Fahrtgeschwindigkeit ist jedoch mit einen ungeübten Beobachter
das Ergebnis schlechter als bei unmittelbarer Verstellung des Folgezeigers nach
dem zuerst genannten Verfahren. Beiden Fällen,. veränderlicher und gleichmäßiger
Fahrtgeschwindigkeit, gerecht wird eine Verstellung des Folgezeigers, die eine unmittelbare
Verstellung durch einen Drehknopf mit einer gleichzeitigen, dieser proportionalen
Änderung der motorisch bewirkten Verstellgeschwindigkeit verbindet. Die angeführten
Arten von Nachlaufantrieben sind unter den Bezeichnungen Weg-, Geschwindigkeits-
und Weg-GeschwinYligkeits-Steuerung bekannt.
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Ist für eine Steuerung der letzten Art 1s die unmittelbare Verstellung,
dv die zugeordnete Geschwindigkeitsänderung der selbsttätigen Verstellung und T
der Zeitabstand zwischen den Korrekturen durch den Beobachter, so ist zu wählen
ds (T damit ein einmal entstandener Fehler bei den nachfolgenden Korrekturen zum
Abklingen kommt. Bei mit periodisch ausgesandten Schallimpulsen arbeitenden Abstandsmeßgeräten
ist für T ein Wert gleich oder größer als die Pulsperiode einzusetzen. Mit Rücksicht
auf die Reaktionsfähigkeit des Beobachters wird man aber T kaum kleiner als 0,5
Sekunden wählen.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein mit Schallimpulsen
arbeitendes Gerät zur Messung des horizontalen Abstandes mit einem Folgezeiger dargestellt,
dessen Verstellung nach dem zweiten der obengenannten Verfahren erfolgt. Das Schreibgerät,
das die Kurve der Tiefe in Abhängigkeit von der Fahrtstrecke auf einem Papierstreifen
aufzeichnet, ist nicht mit dargestellt, da es der üblichen Ausführung solcher Geräte
entspricht mit dem einzigen Unterschied, daß der Papier vorschub nicht proportional
der Zeit, sondern entsprechend der abgefahrenen Strecke. erfolgt.
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Eine gleichmäßig umlaufende Scheibe I, die auf einer Hohlwelle 2
befestigt ist, trägt ein Neonrohr 3, dessen Aufleuchten durch einen Schlitz 4 beobachtet
und an einer feststehenden Skala 5 abgelesen werden kann. Die Hohlwelle 2 mit der
Scheibe I wird über das Schneckengetriebe g von einem Motor 6 angetrieben, der einen
verstellbaren Regler 7 aufweist und dessen Drehzahl von einem Zungenfrequenzmesser
8 angezeigt wird. Eine Umdrehung der Scheibe I entspricht der Laufzeit des Luftschalls
über 100 m. Der Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Temperatur wird durch
entsprechende Regelang der Drehzahl des Antriebsmotors 6 Rechnung getragen. Die
Skala des Frequenzmessers 8 ist zu diesem Zweck nach Schallgeschwindigkeit beziffert.
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Durch die Hohlwelle 2 mit der Scheibe I unverdrehbar verbunden ist
ein Schaltnocken I0, der bei jeder Scheibenumdrehung im Augenblick des Durchgangs
des Schlitzes 4 durch den Nullpunkt der Skala 5, d. h. in Abständen von 0,3 Sekunden,
einen Sendekontakt 11 schließt.
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Über der Scheibe I läuft ein Folgezeiger I2, der auf einer Achse
14 gelagert ist. Diese wird von einem gleichmäßig laufenden Motor I7 über ein Reibradgetriebe.
I8 und ein Schneckengetriebe I6
angetrieben. Die Geschwindigkeit
des Antriebs kann durch Verschieben der Reibrolle mittels des Handgriffes 19 von
positiven zu negativen Werten über den Wert Null geregelt werden. In festem Drehzahlverhältnis
zu dem Zeiger I2 wird gleichzeitig über ein Gleichrichtergetriebe 20 eine biegsame
Welle 21 angetrieben, die den Papiervorschub des Tiefeuschreibgerätes bewirkt. Zeiger
12 und Welle 2I laufen je nach der Einstellung des Reibradgetriebes gemeinsam schnell
oder langsam um, wobei der Drehsinn der Welle 2I stets der gleiche bleibt unabhängig
davon, ob der Horizontalabstand zu- oder abnimmt. Es versteht sich von selbst, daß
die Meßfahrten so einzurichten sind, daß nur eine monotone Abstandzu- oder abnahme
auftritt. Durch den Drehknopf I3 und, eine Rutschkupplung I5 kann der Zeiger 12
auf jede gewünschte Anfangsstellung gebracht werden.
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Die Schallimpulse, durch deren Laufzeit der horizontale Abstand gemessen
wird, werden von einer Preßluftpfeife 22 mit Paraboltrichter erzeugt, die durch
ein elektromagnetisches Ventil betätigt wird. Ferner ist ein Empfänger 23 für elektrische
Kurzwellen vorhanden, dessen tonfrequenter Ausgang über einen auf den Pfeifton abgestimmten
Resonanzverstärker 24 mit dem Neonrohr 3 verbunden ist. In dem eingemessenen Bezugspunkt
an Land, der in der Verlängerung der von dem Meßfahrzeug abgefahrenen Strecke liegt,
befindet sich ein kleiner Funksender 25 mit einem Mikrophon für den Tonempfang.
Bei Eintreffen eines Pfeifsignals gibt dieser Sender das Signal auf elektrischem
Wege an den Empfänger 23 zurück, wodurch nach einer Zeit, die der vom Schall zurückzulegenden
Entfernung zwischen Pfeife und Mikrophon entspricht, das Neonrohr aufleuchtet. Da
die Schallaussendung stets bei Nulldurchgang des Schlitzes 4. erfolgt, ist die Wanderung
der Anzeige am Umfang der Skala ein Maß für die Abstandsänderung. Aufgabe des -Beobachters
ist es, während der Fahrt durch Verstellen des Handgriffes 19 Folgezeiger und Anzeige
ständig in Deckung zu erhalten.
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Statt den Zeiger I2 der Anzeige durch das aufleuchtende Neonrohr
3 nachzuführen, kann man auch den Zeiger feststehen lassen und statt dessen die
Sendekontakte ii und die Anzeigescheibe 1 mit dem Schaltnocken 10 mit einstellbarer
Geschwindigkeit entgegen der Wanderung der Anzeige verstellen. Der Zeitpunkt der
Schallaussendung bleibt dabei unverändert. Antrieb und Verstellung der Scheibe erfolgen
in diesem Falle durch Differentialgetriebe. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß
das Auge nicht der auf einem Kreise wandernden Anzeige zu folgen braucht und die
dabei auftretende Rechts-Links-Vertauschung vermieden wird.
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Unabhängig hiervon ist es zweckmäßig, dem Zeiger I2 die Form einer
Blende zu geben, die je nach der Lage der Anzeige gegenüber der Mittel- -linie des
Zeigers die Anzeige in charakteristisch wechselnder Gestalt erscheinen läßt, die
dem Beobachter Sinn und Größe der Abweichung durch ein sinnfälliges Bild vermittelt,
wodurch ein schnelles Reagieren begünstigt wird.