NO124180B - - Google Patents

Description

Anlegg for måling av en væskes egenskaper i avhengighet av dybden.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer et anlegg for måling av egenskaper av sjovann i forskjellige dybder fra et fartoy i bevegelse ved hjelp av en med et folerorgan forsynt sonde, som, når målingen skal foretas, utsendes fra fartoyet og er forbundet med dette ved hjelp av en elektrisk ledning, som er tilkoblet henholdsvis sondens folerorgan og i fartoyet anbragte måleinstrumenter.

Slike anlegg kan anvendes for vitenskapelige, oceanografiske målinger og anvendes spesielt for konstatering av temperaturtor-delingen i loddret retning i havet, særlig med henblikk på anvendelse av ekkolodd innenfor ervervsfiskeri eller for militære formål. Som kjent kan temperaturforskjeller i vannmassen ha innflytelse på lydbølgenes utbredelse, og for ved ekkolodd å kunne kompensere for slike forskjeller er det av betydning å ha kartlagt temperaturforskjellene i havet innenfor de områder, hvor ekkolodd vil bli anvendt.

Ved de hittil kjente anlegg av denne type har det enten vært nodvendig at fartoyet skulle ligge stille mens målingen ble foretatt, eller sonden har vært forbundet med fartoyet ved kraf-tige kabler, slik at den under målingen kunne slepes efter fartoyet og så igjen tas ombord for senere anvendelse. I det sist-nevnte tilfelle må både sonden og kabelen dimensjoneres til-strekkelig mekanisk kraftig, og diss°e kjente anlegg krever også på fartoyet anvendelse av en vinsj med tilhorende drivmekanisme av nødvendige dimensjoner.

Disse kjente anlegg har i praksis ikke kunnet anvendes i hoy sjo-gang eller fra fartoyer som beveger seg med vesentlig hastighet.

Oppfinnelsen vedrorer den mekaniske utformning av apparatet og tilsikter å angi en slik utformning av ledningsforbindelsen mellom sonden og fartoyet, hvorved ulempene ved de kjente anlegg unngås, og det oppnås en rekke fordeler som det vil bli nærmere redegjort for i det efterfolgende.

Anlegget ifolge oppfinnelsen kjennetegnes ved de i hovedkravets karakteristikk angitte trekk.

Derved oppnås at når sonden kastes ut, vil den bevege seg loddrett nedad fra det sted hvor den treffer vannoverflaten, uansett fartoyets hastighet, idet ledningen avgis uhindrét fra fartoyet og fra sonden.

Ledningen skal altså ikke slepes med som ved de kjente anlegg

og utsettes altså ikke under fartoyets fortsatte bevegelse for mekaniske påvirkninger av nevneverdig storrelse, idet det under den videre bevegelse stadig avspoles ledning, samtidig med at det fra sonden under dennes loddrette bevegelse nedad også avspoles ledning. Man kan derved i praksis klare seg med en forholdsvis tynn ledning, som bare skal kunne fore målestrbmmene

mellom sonden og installasjonen på fartoyet.

Det er derved også mulig å utfore sonden enkelt og billig, hvorved det er skapt mulighet for å utforme et anlegg av den omhand-lede type med en så enkel og billig sonde, at man efter utfor-else av hver måling kan kappe ledningen av uten å behove å bekymre seg om å berge sonden.

Et fartoy kan således fore med seg et stort antall sonder, som kan anvendes også under full hastighet av fartoyet og i hoy sjo, og foreta målinger på stedet under full fart av fartoyet og manovrering med dette samtidig med at man oppnår øyeblikkelige måleresultater, hvilket spesielt er fordelaktig ved anvendelse av anlegget for militære formål.

Utformningen av sonden og den ovrige del av anlegget vil bli forklart nærmere i det folgende i forbindelse med tegningene, hvor

fig. 1 viser et ballistisk dybdetermometer (Bathytermometer) ifolge oppfinnelsen,

fig. 2 et tverrsnitt av dybdetermometeret ifolge fig. 1,

fig. 3 en detalj av dybdetermometeret ifolge fig. 2,

fig. 4 kabeltrommelen ombord på skipet ifolge fig. 1,

fig. 5 en annen utforelsesform for en sonde ifolge oppfinnelsen,

fig. 6 sonden ifolge fig. 5 anbragt i et oppbevaringshylster ombord på skipet,

fig. 7 perspektivisk et katapultapparat for avfyring av sonden i anlegget ifolge oppfinnelsen,

fig. 8 og 9 skjematisk banen av sonden ved avfyring av apparatet ifolge fig. 7,

fig. 10 sett fra siden et apparat med en svingbom for frigivelse av sonden,

fig. 11 skjematisk sondens bane efter frigivelse fra apparatet ifolge fig. 10,

fig. 12 sett fra siden og delvis i snitt et roravfyringsapparat for sonden,

fig. 13 skjematisk sondens bane efter avfyring ved hjelp av apparatet ifolge fig. 12,

fig. 14 perspektivisk en ytterligere utformning av en sonde anbragt i et hylster.

Oppfinnelsen vil i det folgende bli beskrevet i forbindelse med et anlegg som omfatter en dybdetermograf (Bathytermograf) med et temperaturtolsomt organ, men som det vil forstås kan oppfinnelsen anvendes ved anlegg som har organer for måling av andre egenskaper av vannet som funksjon av dybden.

Som vist i fig. 1 omfatter anlegget ifolge oppfinnelsen en sonde 10 som frigis fra et skip 33, som bærer elektronisk apparatur, hvormed sonden 10 er forbundet ved en ledning 36. Som det vil fremgå av det folgende, er det et vesentlig trekk ved anlegget ifolge oppfinnelsen at ledningen eller kabelen 36 frigis både i vannrett og loddrett retning, slik at denne frigivelse har minst mulig innvirkning på sondens nedadgående bevegelse.

Som vist i fig. 2 har termometersonden 10 et hus'12 og en nese-del 14, som tilsammen har dråpeform med en glatt, avrundet forende og en tilspisset bakre ende 15. I huset er anbragt et sentralt ror 16, som er utformet i ett stykke med huset. En temperaturavhengig motstand, i det folgende kalt termistor, 18 er anbragt i nesedelen 14 i et hulrom 19 i roret 16, slik at termistoren 18 kommer i beroring med den omgivende væske. Ter-mistorén 18 er forbundet med ledninger 22 og 23, som forlbper gjennom roret 16 til en kabel 24, som er oppspolet på en trommel 26. Trommelen 26 er anbragt på roret 16 ved hjelp av passende organer, som ikke er vist på tegningene. Konsentrisk omkring roret 16 er anbragt et lodd 28, som kan bestå av et vilkårlig passende materiale, f.eks. bly, idet loddet bare skal gi sonden nodvendig vekt til at den kan bevege seg gjennom vannet med den onskede hastighet.

I det i fig. 2 viste utforelseseksempel er ledningen 23 fra termistoren 18 elektrisk forbundet med huset 12, som er utformet av ledende materiale, mens ledningen 22 er forbundet med den innerste ende av kabelen 24, som er oppviklet omkring trommelen 26. Ved denne utforelsesform anvendes folgelig havvannet som returleder. I den bakre del 15 av huset 12 er det utformet en åpning 32, gjennom hvilken kabelen 24 kan trekkes ut.

Som det vil bli forklart nedenfor er det ved de foretrukne ut-forelsesformer for anlegget ifolge oppfinnelsen anvendt elektriske systemer med en eller to ledninger, hvor selve havvannet tjener som returledning. Imidlertid kan sonden anvendes i forbindelse med kabler med et vilkårlig antall ledere, f.eks. med en trelederkabel og uten anvendelse av havvannet som returleder.

Kabelen 24 fores ut gjennom den bakre ende av huset 12 til en trommel på fartoyet 33, som vist i fig. 1. Kabelen 24 er forbundet med en kabel 36, som er anbragt på et trommelaggregat 34, som vist i fig. 4. En bossing 40 er festet til den ene ende av kabelen 36 og en stikkpropp 38 til den ene ende av kabelen 24, slik at disse kabler kan forbindes innbyrdes. Ledningen 22 er således ved. kabelen 24 forbundet med stikkproppen 38, bossingen 40 og kabelen 36. Kabelen 36 kan trekkes ut gjennom en åpning 42 i et hus 44, som utgjor en del av trommelaggregatet 34. Den innerste ende av kabelen 36 er ved en ledning 46 forbundet med en passende elektronisk apparatur 48, som er innrettet . for å tolke de signaler som mottas fra sondens folsomme element.

Den ovenfor beskrevne utforelsesform vedrorer et temperaturmål-ende anlegg. Som det imidlertid vil forstås, kan det beskrevne anlegg anvendes for måling av trykk, saltholdighet, lydhastighet, lysledningsevne, tetthet osv. av den avgitte væske.

I det folgende vil det ovenfor beskrevne anlegg bli beskrevet mere detaljert under henvisning til fig. 1.

Kabeltrommelaggregatet 34, som er anbragt ombord på skipet 33, er slik innrettet at kabelen 36 fritt kan fores ut fra trommelen, slik at skipet kan bevege seg vannrett samtidig. Kabelen 24, som er rullet opp i huset 12 på trommelen 26, kan fritt fores ut gjennom åpningen 32, slik at sonden 10 kan bevege seg uavhengig av denne utforsel. Som det vil forstås, oppnås det ved anbringelse av en kabeltrommel i sonden og en annen kabeltrommel ombord på et seilende skip, at sonden kan falle fritt, eftersom den kabel som er forbundet med sonden, ikke beveges i forhold til vannet hverken i vannrett eller loddrett retning. Dette oppnås ved at avviklingen av kabelen fra trommelen 34,

som er anbragt ombord på skipet, kompenserer for vannrett forskyvning av kabelen i forhold til vannet, samtidig med at kabel-utrullingen fra sonden eliminerer loddrett forskyvning av kabelen i forhold til vannet. Dette betyr at den i fig. 1 viste kabel ikke forskyves hverken i loddrett eller vannrett retning i forhold til vannet.

De anvendte parametre ved anlegget ifolge oppfinnelsen er konti-nuerlig målte temperaturer i avhengighet av dybden. Sonden 10 vil under sin nedadgående bevegelse forlope gjennom vann med forskjellige temperaturer. Temperaturforandringene konstateres ved motstandsvariasjoner i termistoren i sonden, som til stadig-het er i beroring med den omgivende væske. De signaler, som representerer termistorens motstandsverdi, sendes gjennom kab-lene 24 og 36 og ledningen 46 til den elektroniske apparatur 48. Som det vil forstås, er det av stor betydning at dybden av den væske, i hvilken sonden befinner seg på et gitt tidspunkt, er noyaktig kjent. Sondens bevegelseshastighet kan fastlegges empirisk, slik at det er mulig å fastlegge dens dybde i ethvert gitt tidspunkt ved anvendelse av en tidsmåling. På denne måte kan temperaturen av væsken ved en gitt dybde fastlegges noyaktig.

Av det foran stående vil det forstås at en hvilken som helst vannrett eller loddrett forskyvning av kabelen i forhold til vannet vil ove en kraftig innflytelse på den noyaktige bestem- meise av den dybde, på hvilken sonden befinner seg, eftersom sondens nedadgående hastighet ville endres på grunn av slike forskyvninger i kraft av den derved oppstående gnidningsmotstand mot kabelens forskyvning. Da anlegget ifolge oppfinnelsen er slik innrettet at kabelen forblir forholdsvis stasjonær, og det derfor ikke utoves særlige gnidningskrefter på de deler av anlegget som befinner seg under vann, er denne vanskelighet unn-gått. Det har således vært et vesentlig mål for oppfinnelsen å frembringe et anlegg, hvor gnidningen var redusert til et minimum, og hvor sonden folgelig ville kunne falle fritt. Anvendelsen av denne idé medforer fremkomsten av et fritt fallende legeme, hvis hastighet ikke er underkastet innflytelse fra den kabel med hvilken det er forbundet, da kabelen ikke trekkes gjennom vannet, men forblir stasjonær i forhold til vannet som folge av at den rulles ut fra såvel det seilende skip som fra sonden.

I det tilfelle hvor anlegget ifolge oppfinnelsen skal anvendes

i forbindelse med et stasjonært skip eller et annet stasjonært utgangspunkt, vil trommelen 34 være unodvendig. I dette tilfelle kan enden av kabelen 24 forbindes direkte til det elektroniske utstyr, og målesonden kan senkes loddrett ned i vannet. Trommelen 26 i sondehuset 12 vil i dette tilfelle betinge et fritt fall av sonden. Kabelen 24 vil heller ikke i dette tilfelle bli utsatt for gnidningskrefter fra vannet, eftersom den vil forbli stasjonær i dette, slik at det fremkommer en lineær forut fastlagt fallhastighet for sonden.

Ved å konstruere sonden slik at den har positiv istedenfor negativ oppdrift, kan anlegget konstrueres slik at det arbeider motsatt. Temperatursonden vil i dette tilfelle kunne frigis fra et neddykket sted, f.eks. fra en undervannsbåt, og derfra stige loddrett opp gjennom vannet samtidig med at kabelen 24 rulles ut gjennom sondens bakre ende.

Ved den i fig. 5 viste utforelsesform består sonden av et hus 50, som baktil er konisk formet og er forsynt med tre stabiliseringsfinner 52, og som fortil har et prosjektilformet blylodd 54. Denne sondes fallhastighet er fastlagt ved dens noyaktige vekt og dimensjoner. Små unøyaktigheter ved fremstillingen vil gi anledning til asymmetriske trykkgradienter, som videre vil medfdre at sondens nedstigningsbane ikke blir rettlinjet og loddrett. For å kompensere for denne feilmulighet er de baker-

ste ender 53 av finnene 5 2 boyet, slik at de bevirker at sonden roterer omkring en loddrett akse under nedforingen. Blyloddet 54 har en sentral utboring 55, i hvilken det er anbragt en av-

lang rorformet elektrode 56 som anvendes til returvei gjennom havvannet. Termistoren 58 er anbragt i den forreste ende av elektroden 56. Et viktig trekk ved denne utformning er anvend-

elsen av to ledninger 60 og 62, som er forbundet med motstående ender av.termistoren 58, og som på passende måte er understottet ved hjelp av en isolerende skive 64, som er anbragt på en plate 66. Ledningene 60 og 62 er snodd omkring den ende av den rbr-

formede elektrode 56 som forloper bakut fra blyloddet 54. Til forskjell fra utforelsesformen ifolge fig. 2 har trommelen ikke noen endeplate ved den bakre ende, og istedenfor er de to led-

ninger opprullet i konisk form, slik at de lettere frigis under sondens nedstigning. En av de to ledninger, f.eks. ledningen 60, er elektrisk forbundet med elektroden 56 av grunner som vil bli beskrevet i det folgende.

En av finnene 5 2 er utformet med en åpning 68. Sonden kan opp-bevares i en beholder 70, som har en åpning 74 som er slik an-

bragt at en låsepinne 7 2 kan innsettes gjennom åpningene 74 og 68, slik at sonden fastholdes inntil den skal anvendes. Sonden er anbragt umiddelbart foran en stasjonær kabeltrommel 78, på

hvilken det er viklet opp en kabel 76, og som har en bakut vend-

ende flens 79 som er anordnet for å samvirke med enden av be-

holderen 70. Et antall klemmer 80 anvendes for å forbinde en-

heten med det elektriske utstyr på skipet. Den forreste ende av beholderen 70 er lukket ved hjelp av en hette 82, som omslut-

ter en gummipropp 84 som beskytter sonden for anvendelsen.

Claims (12)

1. Anlegg for måling av egenskaper av sjovann i forskjellige dybder fra et fartby i bevegelse ved hjelp av en med et foler-

organ forsynt sonde, som, når målingen skal foretas, utsendes fra fartoyet og er forbundet med dette ved hjelp av en elektrisk ledning, som er tilkoblet henholdsvis sondens folerorgan og i fartoyet anbragte måleinstrumenter,karakterisertved at ledningen dels er oppspolet på fartoyet og dels i sonden, og at det er midler for avgivelse av ledningen fra fartoyet med en slik hastighet i forhold til fartoyet at ledningen ligger stille på havoverflaten, samt midler for avgivelse av ledningen fra sonden, slik at den avgitte del av ledningen ikke beveger seg i forhold til vannet.

2. Anlegg som angitt i krav 1,karakterisertv eod at sonden har en slik negativ eller positiv oppdrift, at den efter utsendelse fra fartoyet vil bevege seg i det vesentlige loddrett nedad eller oppad gjennom vannet med en bestemt hastighet under samtidig avgivelse av tilsvarende lengder av ledning fra den i sonden oppspolte del av ledningen.

3. Anlegg som angitt i kravene 1 og 2,karakterisert vedat lederen er oppspolet i sonden med sin akse parallelt med sondeaksen, slik at den avgis i det vesentlige parallelt med spolens akse.

4. Anlegg som angitt i kravene 1-3,karakterisert vedet på fartoyet anbragt utsendelsesapparat anordnet for å utsende sonden fri av fartoyet, hvilket apparat også bærer en spole for en del av ledningen, idet spolen er således anbragt at den fritt kan avgi ledningen i det vesentlige i retning av spolens akse.

5. Anlegg som angitt i krav 4,karakterisertved at avgivelsesapparatet utgjores av en katapult bestående av en dreibart lagret arm, hvis ene ende påvirkes av en fjær-spenning, og hvis annen ende er frigjorbart koblet til sonden, samt organer for å frigjore armen for utsendelse av sonden.

6. Anlegg som angitt i krav 4,karakterisertved at avgi vels esorganene omfatter et rorf ormet' legeme, i hvilket sonden kan anbringes, hvilket rorformede legeme har en utadragende åpen ende anbragt klar av fartoyet, samt organer for fastholdelse av sonden i legemet for avgivelsen.

7. Anlegg som angitt i krav 6,karakterisertved at det i den bakerste, lukkede ende av det rorformede legeme er anbragt en stasjonær spole, på hvilken ledningen er oppspolet på samme måte som koniske spoler av garn for tekstil-maskiner og ved den bakre ende av det rorformede legeme har elektriske forbindelser for tilkobling til måleapparatene.

8. Anlegg som angitt i kravene 6 og 7,karakterisert vedfrigjbrelsesorganer for fastholdelse av sonden o i det rorformede legeme, hvilke organer omfatter en avtrekker-pinne eller låsepinne fort gjennom en åpning i det rorformede legeme.

9. Anlegg som angitt i kravene 6-8,karakterisertved at det rorformede legeme på den åpne ende bærer en be-skyttelseskappe for avlukking av roret og fastholdelse av sonden for anvendelsen.

10. Anlegg som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat sonden er stromlin-jeformet og forsynt med stabiliseringsfinner, som er formet slik at de ved sondens bevegelse gjennom vannet vil bibringe denne en rotasjon om sin lengdeakse.

11. Anlegg som angitt i kravene 1 - 10, Tcarakteri-sert ved at sonden har en eller flere gjennomgående passasjer, gjennom hvilke vannet under sondens bevegelse kan bringes til fritt å stromme forbi folerorganet og forbi led-ningsspolen, slik at denne vannstrom kan understotte ledningens avgivelse fra spolen.

12. Anlegg som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den ledningsspole som befinner seg på fartoyet, er anbragt i et hus som har en avgivelsesåpning for ledningen anbragt i forlengelse av spolens akse.