DE259601C

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Publication number: DE259601C
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Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 259601 KLASSE 42 o. GRUPPE

Selbsttätiger¹ Schiffsgeschwindigkeitsmesser. Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. März 1912 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche die Messung und Angabe der Schiffsgeschwindigkeit zuläßt, und zwar liegt der Konstruktion derselben die Anwendung eines durch den Schiffsboden eingeführten Pitotschen Rohres zugrunde. Die Erfindung bezweckt einen Apparat, welcher nicht nur vom augenblicklichen Tiefgange des Schiffes unabhängig, sondern gleichzeitig auch möglichst

ίο empfindlich sowie unabhängig von der Veränderlichkeit der Temperatur und dem Rollen des Schiffes ist. Um dies zu erlangen, wird ein Pitotsches Rohr und ein zweites Rohr, das nur den hydrostatischen Druck angibt, durch den Schiffsboden eingeführt und in solcher Verbindung mit zwei synchron beweglichen Membranen oder Bälgen gesetzt, daß der Ausschlag der Membrane oder Bälge von der Druckdifferenz der beiden Leitungen abhängig wird.

Diese Anordnung ist bereits durch ein deutsches Patent geschützt. Die Druckdifferenz wird dann gemäß der Erfindung mittels der einen oder anderen der beiden Membrane oder Bälge nach einer geschlossenen Flüssigkeitsleitung, in welcher Manometer mit Geschwindigkeitsteilung eingeschaltet sind, fortgepflanzt. Dadurch wird ein äußerst leicht bewegliches und empfindliches System ohne irgendwelche Reibung beweglicher Teile erhalten. Im Gegensatz zu vorher bekannten Systemen, bei welchen die Manometer durch Preßluft beeinflußt werden, wird hier der Vorteil erzielt, daß die Leitungen nicht luftdicht, sondern .nur gegen die auswärts wirkende Flüssigkeitspressung abgedichtet zu werden brauchen. Auch müssen die Preßluftleitungen, falls ein genaues Resultat erzielt werden soll, unter konstantem Drucke stehen, ein Zustand, der auch bei sorgfältiger Wartung schwierig zu erhalten ist, während bei der vorliegenden Erfindung die Manometer ohne wei- teres stets einem konstanten Anfangsdruck ausgesetzt sind.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Fig. 1 und 2 zeigen zwei ver- schiedene Ausführungsformen des ganzen Apparates, Fig. 3 und 4 außerdem noch zwei Ausführungsformen der Membranvorrichtung, Fig. 5 und 6 schematisch zwei Ausführungen eines der Geschwindigkeitsmanometer.

In Fig. ι ist A das Pitotsche Rohr, welches in üblicher Weise durch den Schiffsboden eingeführt und innerhalb des Schiffes von einem mittels eines Hahnes abschließbaren Rohr umgeben ist. Dadurch kann das Rohr behufs Reinigung der Öffnung W leicht eingezogen oder, wenn gebogen, hinausgeschoben werden. Ein zweites Rohr B, dessen der Längsrichtung des Schiffes paralleler Mündungsdurchmesser horizontal liegt, und welches somit den vom Tiefgange abhängigen hydrostatischen Druck angibt, ist in gleicher Weise durch den Schiffsboden geführt. Beide Röhren sind mit Entlüftungsleitungen C, D versehen, welche entweder genügend hoch über der Wasserlinie geführt oder mit derartigen bekannten Ventilen C₁, D₁ ausgerüstet sind, die nur Luft, aber kein Wasser herauslassen. Außerdem soll das

Rohr C verhüten, daß der Balg I₁ beim Rückwärtsfahren des Schiffes der Saugwirkung Von dem Pitotschen Rohre ausgesetzt wird. Die Röhren A, B sind außerdem mittels der Leitungen E, F mit der Balgvorrichtung verbunden. Die letztere bewirkt in bekannter Weise, daß von dem im Pitotschen Rohre herrschenden Drucke, welcher gleich der Summe des von der Geschwindigkeit erzeugten

ίο hydrodynamischen Druckes und des Vom Tiefgange abhängigen, hydrostatischen Druckes ist, der Druck im Rohre B, d. h. der hydrostatische Druck, mechanisch subtrahiert wird, so daß der Ausschlag des Balgens nur von dem Geschwindigkeitsdrucke abhängt. Dieser Ausschlag wird dann mittels der einen oder anderen der beiden Membran oder Bälge auf die das Manometer beeinflussende Flüssigkeitsleitung übertragen.

Die Balgvorrichtung, Fig. 1, besteht aus zwei Balgsystemen, jedes mit zwei koachsialen Bälgen H₁, J₁ und H₂, I₂ ausgerüstet. Zwischen diesen und deren Böden K₁, K₂ und Deckeln L₁, L₂ bilden sich zwei innere Räume mit kreisförmigem Querschnitt sowie zwei äußere ringförmige Räume. Einer der äußeren Räume ist mit dem Rohre A mittels der Leitung E und der andere mittels der Leitung F mit dem Rohre B Verbunden. Die beiden Innenräume bilden mit der sie verbindenden Leitung M einen geschlossenen Flüssigkeitsstrang, der die beiden Böden K₁, K₂ so verbindet, daß diese sich bei jeder Bewegung derartig folgen, als wären sie durch einen in der Mitte zwischen ihren Mittelpunkten gelagerten, zweiarmigen Hebel verbunden. Ein solcher übertragender Bewegungsmechanismus wäre zwar nicht undenkbar, würde jedoch die Empfindlichkeit des Apparates durch die dabei notwendigen Stopfbüchsen mit ihren unbestimmten Reibungswiderständen wesentlich vermindern. N ist ein gewöhnliches Auffüllungsgefäß, das durch einen mit Entlüftungsvorrichtung versehenen Hahn normal von der Leitung M abgeschlossen ist. Be7eichnet pf den Geschwindigkeits- und ph den hydrostatischen Druck, so wirkt während der Fahrt auf die obere ringförmige Bodenfläche K₁ der Druck pf + ph, während die ringförmige Fläche des Bodens K₂ dem Drucke ph ausgesetzt ist. Da sich nun die beiden Böden K₁, K₂ infolge der genannten Flüssigkeitsverbindung zwangsweise in entgegengesetzter Richtung bewegen, wirken die Drucke pf -f- ph und ph entgegen, so daß der Ausschlag des Balgens nur von den Schwankungen des Geschwindigkeitsdiuckes pf abhängt. Der Boden K₁ gibt somit nur einen von dem Geschwindigkeitsdrucke abhängigen Ausschlag an. Das Balgensystem H₁,1₁ ist in einem geschlossenen Gefäße angebracht, das mittels des Steigrohres R und Zweigrohre R₁ bis R₃ mit den Manometern P₁ bis P₃ verbunden ist.

Das Auffüllungsgefäß 5, welches etwas über ; dem höchsten Manometer P₃ angebracht ist, wird gleichwie bei der Leitung M mit einem Auffüllungs- urtd Entlüftungshahn S₁ Versehen. Das geschlossene Sys Lern O₁, R, R₁ bis R₃, S wird mit einer zweckmäßigen Flüssigkeit, z. B. Glyzerin, gefüllt, welche den vom Boden K₁ bewirkten, dem Geschwindigkeitsdrucke proportionalen Ausschlag nach den Manometern fortpflanzt.

In Fig. ι sind die Manometer nach dem Bourdonschen Systeme angeordnet, wie in Fig. 5 schematisch vorgeführt. Auf das Bourdon-Rohr wirkt eine stellbare Feder T₃, mit welcher die Zeiger der verschiedenen Manometer, wenn das Schiff still liegt, und bevor der Apparat gebraucht wird, auf die Nullstellung gebracht werden können. Diese Federspannung hebt dann die durch die verschiedenen Höhenlagen der Manometer bedingten Flüssigkeitssäulen, welche dieselben belasten, auf. Um eine Belastung des Balgensystems K₁, H₁,1₁, K₂, H₂,1₂ seitens des hydrostatischen Druckes der Leitung R zu verhüten, wird dieser Druck durch eine stellbare Feder T, welche zwischen dem Boden K₂ und einem die Membrane umgebenden Gehäuse O₂ oder einer aufgesetzten Haube, wie in Fig. 1, angebracht ist, ausgeglichen. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Bälge bedeutend gesteigert. Die Feder T ist entsprechend lang und stark federnd auszuführen, damit ihre Spannkraft nicht merkbar durch die seitens der Temperaturschwankungen bedingten Veränderungen des im Systeme O₁, R, R₁ bis R₃, S eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumens beeinflußt werden kann. Statt einer Druckfeder T kann auch eine lange Zugfeder Verwendet werden. Sämtliche Leitungen sind, wie gezeigt, so angeordnet, daß keine Luftsäcke in ihnen entstehen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 weicht von der oben beschriebenen dadurch ab, daß die Bälge gegen Plattenmembrane, der die Bälge verbindende Flüssigkeitsstrang H₁, M, H₂ gegen eine unmittelbare .Stangenverbindung M₁ und endlich die Ausgleichsfedern T und T₃ (Fig. 5) gegen eine Flüssigkeitsausgleichung der Membranvorrichtung und der Manometer ausgetauscht sind. Wie vorher sind A und B das Pitot'sche und das hydrostatische Rohr, R das Steigrohr der Manometer, C, D die Entlüftungsleitungen. Auf beiden Seiten der Membran I₃ wirken nun die Drucke pf-\-ph und ph in entgegengesetzten Richtungen, und deshalb kann diese Membran mittels der Stange M₁ und der Membran I_i den Geschwindigkeitsdruck pf allein auf die Flüssigkeit im geschlossenen Systeme R, R₁ bis R₃ fortpflanzen. Um das Dichthalten zu sichern, ohne daß die Bewegung der Stange M₁ verhindert wird, sind drei kleinere Membrane U eingesetzt. In bezug auf

die Stange M₁ halten sich die Drucke auf die Membrane U im Gleichgewicht. .Um den Druck der auf der Membran J₄ ruhenden Flüssigkeitssäule der Leitung J? auszugleichen, ist ein auf der entgegengesetzten Seite der Membran befindlicher, geschlossener Raum mittels der Leitung Y entweder mit einem besonderen Ausgleichsgefäß oder, wie in Fig. 2, mit dem Auffüllungsgefäß S der Leitung R verbunden. Die Ober- fläche der Flüssigkeit in diesem Gefäße ist dem atmosphärischen Drucke ausgesetzt. Die-Hähne S₂ und S₃ sind zwischen dem Gefäße und den Leitungen R und Y eingeschaltet. Von denselben ist normal S₂ geschlossen, S₃ aber offen.

Dadurch, daß die Oberfläche der Flüssigkeit im Gefäße S oberhalb des höchsten Punktes S₂ der Leitung R liegt, kommt diese überall unter Druck zu stehen, und damit ist jeder Zutritt von Luft ausgeschlossen. Die durch einen Temperaturwechsel entstehenden Veränderungen des Flüssigkeitsvolumens in der geschlossenen Leitung R können hier nur eine äußerst geringe Niveauveränderung im Gefäße S hervorrufen, und da die entsprechende Druck-Schwankung praktisch gleich Null ist, kann die Genauigkeit des Apparates als Von der Temperatur unabhängig angesehen werden. Es erhellt auch sofort, daß bei dieser Einrichtung die Angaben der Manometer nicht von den Schiffsbewegungen beeinflußt werden können, was dagegen in gewissem Maße bei Anwendung von Ausgleichsfedern T der Fall ist. Die Manometer werden in diesem Falle zweckmäßig als Differentialmanometer mit. Plattenmembrane, wie in Fig. 6, ausgeführt. Der Raum auf der einen Seite der Manometermembran wird hier durch eine der Leitungen A₁ bis R₃ mit dem Steigrohre R verbunden, während der andere Raum mittels einer der entsprechenden Leitungen Y₁ bis Y₃ mit der Leitung Y verbunden ist. Hierdurch wird ein genauer Ausgleich der verschiedenen Manometer erzielt, so daß diese unabhängig von der Höhenlage im Schiffe denselben Ausschlag geben.

Fig. 3 gibt hauptsächlich dieselbe Anordnung des Membranmechanismus wie Fig. 2 an, jetloch, mit dem Unterschiede, daß hier der Druck der in der Leitung R befindlichen Flüssigkeit auf der Membran J₄ mittels des Gewichtes T₁ und des Winkelhebels T₂, der auf die Stange M₁ einwirken kann, ausgeglichen wird. Auch sind die Dichtungsmembrane U durch Bälge U₁ ersetzt.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind die beiden Drucke pf-\-ph und ph in entgegengesetzten Richtungen auf den beiden zugewandten Seiten der Membrane J₆, J₆ wirksam. Der Flüssigkeitsdruck der Leitung R wird mittels der Druckfeder T ausgeglichen. Die Drucke auf den beiden Dichtungsmembranen U heben sich auf. Diese Ausführung eignet sich besonders zur Messung hoher Geschwindigkeiten, weil der dabei erzeugte verhältnismäßig hohe Druck im Rohre A direkt auf die zum Manometersteig- · rohr R gehörigen Membrane zu wirken kommt.

Wie ersichtlich, kann es noch mehrere gleichartige Kombinationen geben, welche zum Gebiete dieser Erfindung gehören. So z. B. läßt sich die in Fig. 1 gezeigte Aufstellung mit einer durch einen Flüssigkeitsstrang bewirkten Verbindung auch mittels Plattenmembranen ausführen. Auch können für die in Fig. 2 bis 4 angegebenen Anordnungen mit direkter Stangenverbindung auch Bälge verwendet werden. Irgend eine der verschiedenen Ausgleichsvorrichtungen mit Federkraft, Flüssigkeitsdruck oder Gewichtsbelastung läßt sich selbstverständlich mit einer beliebigen Membran- oder Balgenausführung kombinieren. Es kann auch der die Böden K₁, K₂ verbindende Flüssigkeitsstrang an die äußeren ringförmigen Räume angeschlossen und die Röhren A und B jede mit einem von den inneren Räumen verbunden werden. Einer oder mehrere Manometer können zweckmäßig auch mit an und für sich bekannten Vorrichtungen für Selbstregistrierung versehen werden.

Im Falle einer Verstopfung der Öffnung W des Pitotschen Rohres kann man statt des ziemlich lästigen Einziehen s des Rohres A dasselbe mit einer Dampfdurchblasevorrichtung versehen. Ein derartiges Dampfrohr kann durch einen Dreiwegehahn X (Fig. 1, 2) mit dem Rohre A angeschlossen sein, so daß, wenn das Dampfrohr mit dem unteren Teile des Rohres A verbunden ist, der Oberteil des Rohres abgeschlossen ist, damit der Membranmechanismus nie dem Dampf drucke ausgesetzt werden kann.

Claims

Patent-Ansprüche: 1o°

1. Selbsttätiger Geschwindigkeitsmesser, bestehend aus einem Pitotschen Rohr und einem den hydrostatischen Druck allein anzeigenden Rohr, die derartig mit zwei synchron beweglichen Membranen oder Bälgen verbunden sind, daß der Ausschlag der Membrane oder Bälge von der Druckdifferenz der beiden Leitungen abhängig wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Membran oder einem Balg eine geschlossene Flüssigkeitsleitung, in welcher Manomter mit Geschwindigkeitsteilung eingeschaltet sind, verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die Membrane oder Bälge verbindenden Flüssigkeitsstrang, durch den die synchrone Bewegung der Membranen oder Bälge erzielt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Balgensysteme, jedes System aus zwei koachsialen

Bälgen (I₁, H₁ und J₂, H₂) verschiedenen Durchmessers bestehend, welche mit oben fest angebrachten Deckeln (L₁ und L₂) und unten mit beweglichen Böden versehen sind, derartig mit dem Pitotschen Rohre (A) und dem hydrostatischen Rohre (B) verbunden sind, daß diese Röhren entweder jede mit dem äußeren ringförmigen zwischen den Bälgen liegenden Räume oder jede ίο mit dem inneren Räume in Verbindung stehen, und daß die beiden übrigen Räume den geschlossenen Flüssigkeitsstrang bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Membransysteme (H₁ I₁) innerhalb eines geschlossenen Gefäßes (O₁) angebracht ist, von dem aus die Leitung (R) nach den Manometern ausgeht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Membrane (I₅, IJ Giebelwände eines Gehäuses bilden, welches durch eine mit den Membranen konzentrische kleinere Membran (U) in zwei Räume geteilt wird, wovon der eine in Verbindung mit dem Pitotschen Rohre (A), der andere aber mit dem hydrostatischen Rohre (B) in Verbindung steht, und daß die Mittelpunkte der drei Membrane mittels einer Stange (M₁) fest verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Raum auf der anderen Seite der Membran (I₅) angeordnet ist, von welcher die Leitung (R) ausgeht, und daß in der der Membran (I₅) entgegengesetzten Wand eine zweite Membran (U) von derselben Größe wie die vorige und fest mit der Stange (M₁) verbunden einsetzbar vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Leitungen (A und B) mit einem der beiden auf entgegengesetzten Seiten der einen Membran (I₃) befindlichen geschlossenen Räume verbunden ist, und daß die Leitung (R) von dem an die andere Membran (IJ angrenzenden Räume ausgeht.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der einen oder anderen der beiden Membrane oder Bälge wirkende hydrostatische Druck von der Flüssigkeitsleitung (R) der Manometer mittels einer regelbaren Feder (T) oder durch ein Gewicht (T₁) ausgeglichen wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der einen oder anderen der beiden Membrane oder Bälge wirkende hydrostatische Druck von der Flüssigkeitsleitung (R) mittels einer anderen Flüssigkeitsleitung (Y), die von einem oberhalb des höchstgelegenen Manometers aufgestellten Gefäße (S) ausgehend nach einem auf der anderen Seite der genannten Membran oder des genannten Balgens befindlichen geschlossenen Räume führt, ausgeglichen wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von den verschiedenen Flüssigkeitssäulen der Leitung (R) belasteten druckempfindlichen Körper, z. B. Membranen der Manometer (P₁ bis P.J, von entsprechenden, auf der anderen Seite derselben druckempfindlichen Körper wirkenden Flüssigkeitssäulen der Leitung (Y) ausgeglichen werden, so daß sämtliche Manometer denselben Ausschlag geben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.