DE19855000C1 - Carrier for water measuring probes and instruments, e.g. for profile detection of sea or freshwater parameters - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a device support for probes and instruments used in under-water measuring techniques. According to this invention, a submersible housing (1) contains the components of an electronic unit (4), of a control and adjustment system (5), of a power supply member (6) and of a transceiver unit (7), said components being maintained by a central support (2) provided with a flange (21). The housing (1) comprises at least two cup-shaped cylindrical parts (11, 12) which can be releasably assembled at their open sides (111) and which tightly surround the flange (21). The inner chamber defined by the housing is submitted to a negative pressure when in use. A ballast (3) is provided on the inner side of the housing (1) and can be connected with the evacuated inner chamber of the housing through a wear-resistant controllable valve (31) in order to ensure pressure balance. The ballast is further provided with a dosing pump (32) for supplying water into the ballast (3) from the water surrounding the housing (1)< > through a connection duct (33), the valve (31) and an exchange duct (331), or for discharging the water from the ballast (3) into the water surrounding the housing (1). The housing (1) is connected on the outside and at its upper part (11) to a buoyancy housing (17) comprising a plurality of buoyancy bodies (171) which can be removed separately. Additional probes and instruments (8) as well as fixations and other outer systems (9) are arranged on the outside and on the lower part (12) of the housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Geräteträgereinheit für Sonden und Instrumente der Gewässermeßtechnik.The invention relates to a device carrier unit for probes and Water measurement instruments.

Die meereskundlichen Untersuchungen von chemischen, physikalischen, und biologischen Gewässerparametern und deren raum-zeitlicher Struktur und Dynamik werden üblicherweise derart vorgenommen, daß die betreffende Meßtechnik an Forschungsschiffe gekoppelt und in vorgegebene Tauchtiefen herabgelassen wird, oder daß die gewonnen Meßdaten von im Meer verankerten oder frei driftenden Sondenträgern über Funk, z. B. per Satellit, an Empfangsstationen gesendet werden. In Gewässern frei driftende Geräteträger, auch als Global Lagrangian Drifters bezeichnet, sind grundsätzlich aus der Meteorologie und Ozeanologie bekannt (Sybrandy et al., 1991. WOCE/TOGA Lagrangian Drifter Construction Manual. WOCE Report No. 63; SIO Report No. 91/6. Scripps Institution of Oceanography, La Jolla, CA, USA). Darüber hinaus sind Driftkörper als Geräteträger bekannt, die von einem Flugzeug abgeworfen bis zum Meeresboden gelangen, in einer vorgebbaren Tiefe verankert werden oder vom Meeresboden bis zur Wasseroberfläche aufsteigen und während dieser Zeit Meßdaten sammeln (US-PS 5,209,112). Diese bekannten Gerätetrageeinheiten haben den Nachteil, daß Messungen von Gewässerparametern, wie z. B. Temperatur, Druck, Dichte, Nährstoff- und Schadstoffgehalt, Sauerstoffversorgung, Salzgehalt und Strömungsgeschwindigkeit etc., über längere Zeit nur an der Meeresoberfläche oder in der Nähe des Meeresbodens möglich sind bzw. lediglich über den kurzen Zeitraum des Aufsteigens des Drifters Daten der einzelnen Gewässerschichten zwischen Grund und Oberfläche geliefert werden können.The marine studies of chemical, physical, and biological water parameters and their spatial-temporal Structure and dynamics are usually carried out in such a way that the measurement technology concerned is coupled to research vessels and in predetermined diving depths is lowered, or that the won Measurement data from probe carriers anchored in the sea or freely drifting via radio, e.g. B. sent by satellite to receiving stations. Equipment carriers drifting freely in water, also as Global Lagrangian Designated drifters are basically from meteorology and Oceanology known (Sybrandy et al., 1991. WOCE / TOGA Lagrangian Drifter Construction Manual. WOCE Report No. 63; SIO Report No. 91/6. Scripps Institution of Oceanography, La Jolla, CA, USA). About that In addition, drift bodies are known as equipment carriers that are used by an aircraft thrown down to the sea floor, at a predetermined depth be anchored or from the sea floor to the water surface rise and collect measurement data during this time (U.S. Patent 5,209,112). These known device support units have the Disadvantage that measurements of water parameters, such as. B. Temperature, pressure, density, nutrient and pollutant content, Oxygen supply, salinity and flow velocity etc., for a long time only on the surface of the sea or near the Seabed are possible or only over the short period of Ascent of the drifter data of the individual water layers can be delivered between ground and surface.

Ein in WO 93/17334 beschriebener frei driftender Träger für ozeanographische Instrumente ermöglicht die Aufnahme und Übermittlung von Daten aus ozeanischen Bereichen und Binnengewässern unterschiedlicher Tiefe, besitzt dabei aber den Nachteil, daß der Instrumententräger keine Variabilität bzgl. des Ballasts unterschiedlicher Sonden und Meßgeräte ermöglicht, und daß die Tauchtiefe des Trägers über die Veränderung des Volumens des Gesamtsystems durch einen Kolben-Zylinder-Mechanismus nur ungenau und lediglich für einen begrenzten Tauchtiefenbereich einsetzbar ist. Die Volumenveränderung des Gesamtsystems durch den Kolben-Zylinder- Mechanismus erfordert darüber hinaus vor dem Einsatz dieses Instrumententrägers eine Einstellung des Tauchkontrollsystems auf die jeweilige aktuelle Dichte des Wassers und verlangt auf jeden Fall eine vollständige Abstimmung sämtlicher Baugruppen des gesamten Driftersystems zueinander in bezug auf ihre Masse und den erforderlichen Auftrieb.A free drifting carrier described in WO 93/17334 oceanographic instruments allows for recording and Transmission of data from oceanic areas and Inland waters of different depths, but has the Disadvantage that the instrument carrier has no variability in terms of ballast allows different probes and measuring devices, and that the Depth of the carrier about the change in the volume of the  Overall system due to a piston-cylinder mechanism only imprecise and can only be used for a limited diving depth range. The Volume change of the entire system through the piston-cylinder Mechanism also requires this before use Instrument holder an adjustment of the diving control system on the respective current density of the water and definitely requires one complete coordination of all assemblies of the whole Driftersystems to each other in terms of their mass and the required Boost.

Neben den in Gewässern frei driftenden Geräteträgern sind auch an Schiffe gekoppelte Geräteträgereinheiten in Form von Unterwassermeßkabeln, die auch als "Streamer" bezeichnet werden, bekannt. Diese Streamer, die bis zu 9000 m lang sein können, dienen u. a. dazu, von seismischen Unterwassermeßsystemen ausgesandte, vom Meeresgrund reflektierte Schallwellen durch Hydrophone zu empfangen. In der Schrill DE 42 21 327 A1 ist eine Tiefenreguliereinheit für Unterwassermeßkabel offenbart, die eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist. Diese Einheit ist so ausgelegt, daß durch sie gesteuert das umgebende Seewasser über Ventilöffnungen in eine bzw. aus einer Außenspeicherblase transportierbar ist, so daß durch den Wasseraustausch eine Dichteänderung des das Unterwassermeßkabel umfassenden Systems erfolgen kann. Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit des dort vorgeschlagenen Systems ist jedoch dessen Bindung an ein Begleitschiff.In addition to the equipment carriers that drift freely in water, are also on Ships coupled equipment carrier units in the form of Underwater measuring cables, which are also called "streamer", known. These streamers, which can be up to 9000 m long, serve u. a. in addition, from seismic underwater measuring systems, from Sea waves to receive reflected sound waves through hydrophones. In Schrill DE 42 21 327 A1 there is a depth regulation unit for Underwater measuring cable discloses a piston-cylinder unit having. This unit is designed so that it controls surrounding sea water via valve openings in and out of a External bladder is transportable, so that by the Water exchange is a change in density of the underwater measurement cable comprehensive system can take place. Requirement for the Functionality of the system proposed there is, however Binding to a support ship.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine autonom arbeitende Geräteträgereinheit anzugeben, welche als universelle, tauchende, auf veränderlichen Ballast einstellbare und auf Tauchtiefen regulierbare Geräteträgereinheit einsetzbar ist und durch eine externe Steuerung oder vorprogrammierbar selbständig Tauchtiefen exakt erreicht und beibehält, sowie die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere in Gewässerbereichen mit ozeanographisch hoher räumlicher und zeitlicher Dynamik der Dichte vermeidet.The invention is based, an autonomously working Specify equipment carrier unit, which as a universal, diving, on adjustable ballast and adjustable at diving depths Device carrier unit can be used and by an external control or pre-programmable to exactly achieve and maintain diving depths, as well as the disadvantages of the prior art, especially in Water areas with an oceanographically high spatial and temporal Avoid dynamics of density.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachgeordneten Ansprüche erfaßt.The task is characterized by the characteristics of the first Claim resolved. Advantageous refinements are due to the subordinate claims recorded.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment are explained. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Geräteträgereinheit in einem mittigen Längsschnitt, Fig. 1 is a device carrier unit of the invention in a central longitudinal section;

Fig. 2 einen Ballasttank, der Bestandteil der Geräteträgereinheit ist, in detaillierter Längsschnittdarstellung, Fig. 2 shows a ballast tank, which is part of the device carrier unit is, in more detail longitudinal sectional view,

Fig. 3 einen Flansch, der Bestandteil der Geräteträgereinheit ist, in Draufsicht mit darunter befindlichen weiteren Baugruppen. Fig. 3 shows a flange, which is part of the equipment carrier unit, in plan view with further assemblies located below.

Die in Fig. 1 dargestellte Geräteträgereinheit besteht aus einem tauchfähigen Gehäuse 1, das wenigstens aus zwei zylindrischen, topfförmigen Teilen 11 und 12 gebildet ist, wobei diese Teile einen Mittelträger 2 umschließen, indem ihren offenen Seiten 111 miteinander lösbar verbunden sind und dichtend einen mit dem Mittelträger 2 starr in Verbindung stehenden Flansch 21 erfassen.The device carrier unit shown in Fig. 1 consists of a submersible housing 1 , which is formed at least from two cylindrical, pot-shaped parts 11 and 12 , these parts enclosing a central support 2 by their open sides 111 are releasably connected to one another and sealingly one with the Grip center beam 2 rigidly connected flange 21 .

Der vom Gehäuse 1 umfaßte Innenraum ist im Einsatzfall mit einem Unterdruck beaufschlagt und der Mittelträger 2 nimmt, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Elektronikeinheit 4 zur Steuerung und Regelung der Baugruppen der Geräteträgereinheit und zur Speicherung der gewonnenen Parameter, einem Kontroll- und Steuersystem 5 zur Ermittlung und Einhaltung einer vorgebbaren Tauchtiefe, eine Energieversorgung 6 sowie eine Sende- und Empfangseinheit 7 auf. Dem Gehäuse 1 ist innwändig ein durch den Mittelträger 2 gehalterter, mit einem Ballasttankdeckel 37 und einem Manometer 38 versehener Ballasttank 3 zugeordnet, der über ein steuerbares, verschleißfestes Ventil 31, wobei insbesondere ein Magnetventil nach DE 198 09 599 A1 zum Einsatz gelangt, mit dem evakuierten Gehäuseinnenraum in eine druckausgleichende Verbindung bringbar ist und weiterhin, wie in Fig. 3 dargestellt, mit einer Dosierpumpe 32 versehen ist, die über eine Verbindungsleitung 33 und das verschleißfeste Ventil 31 eine Wasseraufnahme und -abgabe in bzw. aus dem Ballasttank 3 aus bzw. in das, das Gehäuse 1 außen umgebende Gewässer über eine Austauschleitung 331 ermöglicht.A vacuum is applied to the interior space enclosed by the housing 1 , and the center support 2 , as shown in FIG. 1, takes an electronic unit 4 for controlling and regulating the components of the equipment support unit and for storing the parameters obtained, a control and control system 5 to determine and maintain a predefinable diving depth, an energy supply 6 and a transmitting and receiving unit 7 . The housing 1 is internally associated with a ballast tank 3 , which is held by the center support 2 and provided with a ballast tank cover 37 and a manometer 38 , which is operated via a controllable, wear-resistant valve 31 , in particular a solenoid valve according to DE 198 09 599 A1, with which evacuated interior of the housing can be brought into a pressure-compensating connection and, as shown in FIG. 3, is further provided with a metering pump 32 which, via a connecting line 33 and the wear-resistant valve 31, absorbs and releases water into or out of the ballast tank 3 from or into the body of water surrounding the housing 1 via an exchange line 331 .

Das Gehäuse 1 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, von einem ersten und zweiten Spannring 14, 15 umfaßt. Diese Spannringe sind durch Gewindestangen 16 miteinander verbunden und arretieren die Gehäuseteile 11, 12 gegeneinander. Weiterhin ist dem Gehäuse 1 im oberen Gehäuseteil 11 von außen über die Gewindestangen 16 ein Auftriebsbehälter 17 bestehend aus mehreren Röhren 172 zugeordnet. Dieser Auftriebsbehälter 17 beinhaltet mehrere separat entfernbare Auftriebskörper 171, deren Einzelauftrieb zu Bruchteilen des durch den Ballasttank 3 maximal erreichbaren Auftriebs festgelegt ist.As shown in FIG. 1, the housing 1 is surrounded by a first and a second clamping ring 14 , 15 . These clamping rings are connected to one another by threaded rods 16 and lock the housing parts 11 , 12 against one another. Furthermore, a buoyancy container 17 consisting of several tubes 172 is assigned to the housing 1 in the upper housing part 11 from the outside via the threaded rods 16 . This buoyancy container 17 contains a plurality of separately removable buoyancy bodies 171 , the individual buoyancy of which is defined in fractions of the maximum buoyancy that can be achieved by the ballast tank 3 .

Das Gehäuse 1 kann verschieden geformt sein und zwischen den zylindrischen, topfförmigen, Gehäuseteilen 11, 12 kann ein weiteres zylindrisches Gehäuseteil 13 aus spannungstechnischen Gründen vorgesehen sein. Als Material kommt vorzugsweise ein druckbeständiges und gegen organischen und anorganischen Bewuchs resistentes Spezialglas zum Einsatz, das außen mit Gaze umhüllt sein kann. Am Flansch 21 sind weiterhin Druck- und Temperatursensoren 18, 19 vorgesehen, deren Meßwerte an einen Mikrocontroler der Elektronikeinheit 4 zwecks Kontrolle und Kalibrierung der aktuellen Tauchtiefe weitergeleitet werden.The housing 1 can have different shapes and a further cylindrical housing part 13 can be provided between the cylindrical, pot-shaped housing parts 11 , 12 for reasons of voltage technology. The material used is preferably a pressure-resistant special glass that is resistant to organic and inorganic growth, which can be covered with gauze on the outside. Pressure and temperature sensors 18 , 19 are also provided on the flange 21 , the measured values of which are forwarded to a microcontroller of the electronics unit 4 for the purpose of checking and calibrating the current immersion depth.

Die Gewindestangen 16 bestehen vorteilhaft aus V4A-Stahl und tragen außerhalb des Gehäuses 1 den Auftriebsbehälter 17, zusätzliche Sonden und Instrumente 8 und Halterungen für weitere, beliebig wähl- und austauschbare externe Systeme 9.The threaded rods 16 are advantageously made of V4A steel and carry the buoyancy container 17 , additional probes and instruments 8 and brackets for further, selectable and interchangeable external systems 9 outside the housing 1 .

Dem in Fig. 2 detailliert dargestellten Ballasttank 3 ist im Beispiel ein Aufnahmevolumen von 2,5 l gegeben. Auch dieser Ballasttank 3 ist vorzugsweise aus V4A-Stahl bzw. druckfestem Spezialglas gefertigt und mit einem Tankdeckel 37 verschlossen, durch den eine, mit einem Rückschlagventil 39 versehene Verbindungsleitung 33 in das Tankinnere führt, und mit wenigstens zwei, durch Stangen 362 gehalterte, in einem unteren und einem oberen Ballasttankbereich positionierte Niveauschalter 34, 35 zur Erfassung des Tankfüllstandes versehen. Der mit einem Schalterkabel 361 versehene untere, etwas oberhalb der minimal zugelassenen Füllstandshöhe angeordnete Niveauschalter 34 dient der Kontrolle einer einzuhaltenden Mindestbefüllung des Ballasttanks 3 mit Ballastwasser; der mit einem Schalterkabel 361 versehene obere, etwas unterhalb einer maximal zugelassenen Füllstandshöhe angeordnete Niveauschalter 35 dient der Kontrolle einer einzuhaltenden Maximalbefüllung des Ballasttanks 3 mit Ballastwasser und der mit einem weiteren Schalterkabel 361 versehene Sicherheitsschalter 36 direkt unterhalb des Ballasttankdeckels 37 dient der Signalisierung einer Tanküberfüllung und der Auslösung eines Notaufstieges der Geräteträgereinheit zur Gewässeroberfläche. Dabei wird über das Kontroll- und Steuersystem 5 und die Elektronikeinheit 4 die Dosierpumpe 32 in einen Zustand versetzt, in dem sie mit höchster Leistung das Ballastwasser aus dem Ballasttank 3 abpumpt, wohin gegen alle sonstigen, innerhalb und außerhalb der Geräteträgereinheit 1 vorgesehen Stromverbraucher abgeschaltet werden.The ballast tank 3 shown in detail in FIG. 2 is given a holding volume of 2.5 l in the example. This ballast tank 3 is also preferably made of V4A steel or pressure-resistant special glass and closed with a tank cap 37 , through which a connecting line 33 provided with a check valve 39 leads into the interior of the tank, and with at least two, held by rods 362 , in one provided lower and an upper ballast tank area level switches 34 , 35 for detecting the tank level. The lower level switch 34 , which is provided with a switch cable 361 and is arranged somewhat above the minimum permitted fill level, serves to check that the ballast tank 3 is to be filled with ballast water to a minimum; the upper level switch 35 , which is provided with a switch cable 361 and is arranged somewhat below a maximum permitted fill level, is used to check that the ballast tank 3 is filled to the maximum with ballast water and the safety switch 36 provided with a further switch cable 361 directly below the ballast tank cap 37 serves to signal that the tank is overfilled and that Triggering an emergency ascent of the equipment carrier unit to the water surface. The control and control system 5 and the electronics unit 4 put the metering pump 32 into a state in which it pumps the ballast water out of the ballast tank 3 at maximum power, whereupon all other power consumers provided inside and outside the equipment carrier unit 1 are switched off .

Der Auftriebsbehälter 17 besteht, wie in Fig. 1 dargestellt, vorteilhaft aus Kunststoffröhren 172 mit V4A-Stahlhalterungen, welche mit den Gewindestangen 16 Verbindung gebracht sind. Die Röhren 172 des Auftriebsbehälters 17 sind radial gleichmäßig um den oberen Gehäuseteil 11 positioniert und so dimensioniert, daß sie den Auftriebskörpern 171 Platz bieten. Die separat entfernbaren Auftriebskörper 171 sind durch druckbeständige Spezialglaskugeln gebildet, denen ein Einzelauftrieb von einem Zehntel des wasserungefüllten Ballasttankinhalts gegeben ist und die durch Gewindestangen mit Kunststoffummantelung 161 voneinander getrennt in den Röhren 172 gehaltert sind.As shown in FIG. 1, the buoyancy container 17 advantageously consists of plastic tubes 172 with V4A steel brackets which are connected to the threaded rods 16 . The tubes 172 of the buoyancy container 17 are positioned radially uniformly around the upper housing part 11 and are dimensioned such that they offer space for the buoyancy bodies 171 . The separately removable buoyancy bodies 171 are formed by pressure-resistant special glass balls, where a single lift is given of one-tenth of the wasserungefüllten ballast tank contents and which are supported by threaded rods with plastic sheathing 161 separated from each other in the tubes 172nd

Die Geräteträgereinheit mit einer Länge von ca. 1500 mm und einem Gewicht von ca. 32 kg wird mit einer Reservefüllung von ca. 0,5 l Wasser im 2,5 l-Ballasttank 3, deren Spiegel den unteren Niveauschalter 34 erreicht, in das Gewässer eingesetzt, so daß die Geräteträgereinheit durch das Vakuum von etwa 300 mbar im Gehäuse 1 getragen, frei im Gewässer schwimmt. Die Stabilität der Lage der Geräteträgereinheit wird dabei dadurch gewährleistet, daß die masse- und damit schwerpunktbestimmenden Baugruppen, wie etwa die Energieversorgung 6, unterhalb des Ballasttanks 3 im unteren Gehäuseteil 12 positioniert sind.The equipment carrier unit with a length of approx. 1500 mm and a weight of approx. 32 kg is filled into the water with a reserve filling of approx. 0.5 l water in the 2.5 l ballast tank 3 , the level of which reaches the lower level switch 34 used so that the equipment carrier unit carried by the vacuum of about 300 mbar in the housing 1 , floating freely in the water. The stability of the position of the equipment carrier unit is ensured by the fact that the components that determine the mass and thus focus, such as the power supply 6 , are positioned below the ballast tank 3 in the lower housing part 12 .

Die vorgeschlagene Ausbildung der Geräteträgereinheit ermöglicht den Grobabgleich der Gesamtmasse der Geräteträgereinheit beim zusätzlichen Einsatz externer Systeme 9 oder Anpassung an vorgegebene Gewässerbedingungen durch Entnahme oder Zugabe von zusätzlichen Auftriebskörpern 171, denen im Beispiel jeweils ein Einzelauftrieb von 200 g gegeben ist, vor dem Einsetzen der Geräteträgereinheit in das Gewässer.The proposed design of the implement carrier unit enables the overall mass of the implement carrier unit to be roughly compared with the additional use of external systems 9 or adaptation to predetermined water conditions by removing or adding additional buoyancy bodies 171 , which in the example are given individual buoyancy of 200 g, before the implement carrier unit is inserted in the waters.

Das im Gehäuse 1 aufrechterhaltene Vakuum hat, durch die Elektronikeinheit 4 und das Kontroll- und Steuersystem 5 geregelt, im Zusammenspiel mit dem Ballasttank 3, dem verschleißfesten Ventil 31, der Dosierpumpe 32, der Verbindungsleitung 33 mit Rückschlagventil 39, der Austauschleitung 331 und den Niveauschaltern 34, 35 die Funktion, über eine Veränderung der Masse, welche durch Zustrom bzw. Abstrom von Ballastwasser in bzw. aus dem Ballasttank 3 bewirkt wird, die Dichte der Geräteträgereinheit für den Tauch- bzw. Auftauchvorgang einzustellen. Die funktionelle Verbindung genannter Baugruppen bewirkt weiterhin den exakten Feinabgleich des Geräteträgersystems, wodurch Veränderungen, die durch eine räumliche und zeitliche Dynamik der Gewässerdichte, durch programmierte oder per Funk übermittelte Befehle etc. auftreten, abgleichbar sind. Vermittels der vorgesehenen Dosierpumpe 32 sind Ballastwasserabgaben in der Größenordnung von 1 ml ermöglicht, wodurch das Geräteträgersystem Dichteänderungen erfährt, die eine Tiefenniveauregelung mit einer Genauigkeit der Größenordnung von 10 m und einem Tiefenbereich von 0 bis 2000 m oder tiefer bewirkt werden.The vacuum maintained in the housing 1 , regulated by the electronics unit 4 and the control and control system 5 , in cooperation with the ballast tank 3 , the wear-resistant valve 31 , the metering pump 32 , the connecting line 33 with check valve 39 , the exchange line 331 and the level switches 34 , 35 the function of adjusting the mass of the mass, which is caused by the inflow or outflow of ballast water into or out of the ballast tank 3 , to adjust the density of the device carrier unit for the diving or ascending process. The functional connection of the above-mentioned assemblies also results in the exact fine-tuning of the equipment rack system, which means that changes that occur due to a spatial and temporal dynamic of the water density, through programmed or radio-transmitted commands, etc. can be compared. The metering pump 32 provided enables ballast water to be dispensed in the order of 1 ml, as a result of which the implement carrier system experiences changes in density which bring about a depth level control with an accuracy of the order of 10 m and a depth range from 0 to 2000 m or deeper.

Zur dosierten Aufnahme und Abgabe des Seewassers im genannten Empfindlichkeitsbereich als Ballast in den Ballasttank 3 dient das steuerbare, verschleißfeste Ventil 31. Die Voraussetzung für das Eindringen des Meerwassers durch die Austauschleitung 331 und das Ventil 31 in den Ballasttank 3 ist der Unterdruck im Gehäuseinnenraum und die Möglichkeit, mittels des Ventils 31 eine druckausgleiche Verbindung zwischen Ballasttank 3 und Gehäuseinnenraum zu schaffen. Durch Steuerimpulse der Elektronikeinheit 4 im Bereich von 200 ms bis 10 s können genau definierte Volumen von 1 ml bis 50 ml in Abhängigkeit von der Tiefe zudosiert werden.The controllable, wear-resistant valve 31 serves for the metered absorption and delivery of the sea water in the sensitivity range mentioned as ballast in the ballast tank 3 . The prerequisite for the penetration of the sea water through the exchange line 331 and the valve 31 into the ballast tank 3 is the negative pressure in the interior of the housing and the possibility of creating a pressure-equalized connection between the ballast tank 3 and the interior of the housing by means of the valve 31 . Control pulses from the electronics unit 4 in the range from 200 ms to 10 s allow precisely defined volumes from 1 ml to 50 ml to be metered in depending on the depth.

Zur Reduzierung des Ballastvolumens dient die Dosierpumpe 32. Der Ausstoß des Ballastwassers in die Austauschleitung 331 erfolgt über die Verbindungsleitung 33 bei geschlossenem Ventil 31. Der Wasserfüllstand im Ballasttank 3 wird durch die zwei Niveauschalter 34, 35 erfaßt, wobei durch den unteren Niveauschalter 34 zu gewährleisten ist, daß stets eine Mindestballastwasserbefüllung im Ballasttank 3 aufrecht erhalten wird, da die Pumpe 32 konstruktionsbedingt diese Reservefüllung benötigt, wobei dieser Sicherheitszustand vor jeder Aktivierung der Dosierpumpe 32 über den Mikrocontroller in der Elektronikeinheit 4 abgefragt wird. Das Rückschlagventil 39 dient zur doppelten Sicherung, indem es die Aufgabe hat, das Leerlaufen der Verbindungsleitung 33 zu verhindern, damit sicher ausgeschlossen ist, daß die Dosierpumpe 32 Luft zieht. Der Drucksensor 18 und ein externes System 9 ermöglichen in Kombination mit der bidirektionale Datenübertragung der Sende- und Empfangseinheit 7 mittels der Elektronikeinheit 4 und deren Kopplung an das Ventil 31 und die Pumpe 32 die Positionen der Geräteträgereinheit genau einzustellen, vertikal in der Größenordnung von 10 m vorzusehen und neue bzw. veränderte Meßprozeßabläufe zu realisieren. Diese Abläufe umfassen die Funktionen als frei driftender lagranger Strömungsfolger, frei driftender lagranger Dichtefolger sowie Profilmessungen und vertikales Profilieren in Wassertiefen von 0 bis 2000 m und tiefer.The metering pump 32 serves to reduce the ballast volume. The ballast water is ejected into the exchange line 331 via the connecting line 33 with the valve 31 closed. The water level in the ballast tank 3 is detected by the two level switches 34, 35, it being ensured by the lower level switch 34, that always a minimum ballast water filling the ballast tank 3 is maintained because the pump by design 32, this reserve filling required, said safety state before each Activation of the metering pump 32 is queried via the microcontroller in the electronics unit 4 . The check valve 39 is used for double securing, in that it has the task of preventing the connecting line 33 from running dry, so that it is reliably ruled out that the metering pump 32 draws air. The pressure sensor 18 and an external system 9 , in combination with the bidirectional data transmission of the transmitting and receiving unit 7 by means of the electronic unit 4 and its coupling to the valve 31 and the pump 32, enable the positions of the device carrier unit to be set precisely, vertically in the order of 10 m to provide and to implement new or changed measuring process sequences. These processes include the functions as a free drifting lagrangian flow follower, a free drifting lagrangian density follower as well as profile measurements and vertical profiling in water depths from 0 to 2000 m and deeper.

BezugszeichenlisteReference list

11

Gehäuse
casing

1111

oberer Gehäuseteil
upper housing part

111111

offene Seiten der Gehäuseteile
open sides of the housing parts

112112

wasserdichte Durchführung
waterproof implementation

1212th

unterer Gehäuseteil
lower housing part

1313

zylindrisches Gehäuseteil
cylindrical housing part

1414

erster Spannring
first tension ring

1515

zweiter Spannring
second clamping ring

1616

Gewindestangen
Threaded rods

161161

kunststoffgeschützte Gewindestangen
plastic-protected threaded rods

1717th

Auftriebsbehälter
Buoyancy tank

171171

Auftriebskörper
Buoyancy body

172172

Röhren
Tubes

1818th

Drucksensoren
Pressure sensors

1919th

Temperatursensoren
Temperature sensors

22nd

Mittelträger
Middle beam

2121

Flansch
flange

33rd

Ballasttank
Ballast tank

3131

steuerbares, verschleißfestes Ventil
controllable, wear-resistant valve

3232

Dosierpumpe
Dosing pump

3333

Verbindungsleitung
Connecting line

331331

Austauschleitung
Exchange management

3434

unterer Niveauschalter
lower level switch

3535

oberer Niveauschalter
upper level switch

3636

Sicherheitsschalter
Safety switch

361361

Schalterkabel
Switch cable

362362

Stangen
Poles

3737

Ballasttankdeckel
Ballast tank cap

3838

Manometer
manometer

3939

Rückschlagventil
check valve

44th

Elektronikeinheit
Electronics unit

55

Kontroll- und Steuersystem
Control and control system

66

Energieversorgung
power supply

77

Sende- und Empfangseinheit
Sending and receiving unit

88th

zusätzliche Sonden und Instrumente
additional probes and instruments

99

Halterung und weitere externe Systeme
Bracket and other external systems

Claims (17)

1. Geräteträgereinheit für Sonden und Instrumente der Gewässermeßtechnik zur profilierenden Erfassung von Meeres- und/oder Süßwasserparametern, zumindest bestehend aus einem tauchfähigen Gehäuse (1), einer Elektronikeinheit (4) zur Steuerung und Regelung der Baugruppen der Geräteträgereinheit und zur Speicherung der gewonnenen Parameter, einem Kontroll- und Steuersystem (5) zur Ermittlung und Einhaltung einer vorgebbaren Tauchtiefe, einer Energieversorgung (6), einer Sende- und Empfangseinheit (7), dadurch gekennzeichnet, daß das tauchfähige Gehäuse (1) genannte Baugruppen, die von einem mit einem Flansch (21) versehenen Mittelträger (2) aufgenommen und gehalten sind, umfaßt und aus wenigstens zwei zylindrischen, topfförmigen Teilen (11, 12) besteht, die an ihren offenen Seiten (111) miteinander lösbar verbunden sind und dichtend den Flansch (21) erfassen, wobei der vom Gehäuse umfaßte Innenraum im Einsatzfall mit einem Unterdruck beaufschlagt ist,
dem Gehäuse (1) innwändig ein durch den Mittelträger (2) gehalterter Ballasttank (3) zugeordnet ist, der über ein steuerbares, verschleißfestes Ventil (31) mit dem evakuierten Gehäuseinnenraum in eine druckausgleichende Verbindung bringbar ist und weiterhin mit einer Dosierpumpe (32) versehen ist, die über eine Verbindungsleitung (33) und das verschleißfeste Ventil (31) eine Wasseraufnahme und -abgabe in bzw. aus dem Ballasttank (3) aus bzw. in das, das Gehäuse (1) außen umgebende Gewässer über eine Austauschleitung (331) ermöglicht, weiterhin das Gehäuse (1) außen von einem ersten und zweiten Spannring (14, 15) umfaßt ist, die mit Gewindestangen (16) miteinander verbunden sind und die Gehäuseteile (11, 12) gegeneinander arretieren, wobei das Gehäuse (1) im oberen Gehäuseteil (11) von außen mit einem Auftriebsbehälter (17) in Verbindung gebracht ist, der mehrere separat entfernbare Auftriebskörper (171) beinhaltet, deren Einzelauftrieb zu Bruchteilen des durch den Ballasttank (3) maximal erreichbaren Auftriebs festgelegt ist und
zusätzliche Sonden und Instrumente (8) ausschließlich von außen an der Geräteträgereinheit angebracht sind. 1. equipment carrier unit for probes and instruments of water measurement technology for profiling detection of sea and / or fresh water parameters, at least consisting of a submersible housing ( 1 ), an electronics unit ( 4 ) for controlling and regulating the components of the equipment carrier unit and for storing the parameters obtained, a control and control system ( 5 ) for determining and maintaining a predefinable immersion depth, an energy supply ( 6 ), a transmitting and receiving unit ( 7 ), characterized in that the submersible housing ( 1 ) called assemblies, which by a with a flange ( 21 ) provided and held center support ( 2 ), and consists of at least two cylindrical, pot-shaped parts ( 11 , 12 ) which are detachably connected on their open sides ( 111 ) and sealingly engage the flange ( 21 ), the interior space enclosed by the housing being subjected to a negative pressure when in use t is
A ballast tank ( 3 ) held by the central support ( 2 ) is assigned to the housing ( 1 ), which can be brought into a pressure-compensating connection with the evacuated interior of the housing via a controllable, wear-resistant valve ( 31 ) and also provided with a metering pump ( 32 ) which, via a connecting line ( 33 ) and the wear-resistant valve ( 31 ), absorbs and releases water into or out of the ballast tank ( 3 ) or into the water surrounding the housing ( 1 ) via an exchange line ( 331 ) enables, furthermore, the housing ( 1 ) is surrounded on the outside by a first and second clamping ring ( 14 , 15 ) which are connected to one another by threaded rods ( 16 ) and lock the housing parts ( 11 , 12 ) against one another, the housing ( 1 ) in the upper housing part ( 11 ) is connected from the outside to a buoyancy container ( 17 ) which contains several separately removable buoyancy bodies ( 171 ), the individual ones of which running drive is determined at fractions of the maximum buoyancy achievable by the ballast tank ( 3 ) and
additional probes and instruments ( 8 ) are only attached to the outside of the equipment rack. 2. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) dreiteilig ausgeführt ist, wobei zwischen den zylindrischen, topfförmigen Gehäuseteilen (11, 12) ein weiteres zylindrisches Gehäuseteil (13) vorgesehen ist.2. Device support unit according to claim 1, characterized in that the housing ( 1 ) is made in three parts, a further cylindrical housing part ( 13 ) being provided between the cylindrical, pot-shaped housing parts ( 11 , 12 ). 3. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (11, 12, 13) aus einem, der jeweils vorgesehenen maximalen Tauchtiefe angepaßten druckfesten Spezialglas gefertigt sind und mit Gaze umhüllt sind.3. Equipment support unit according to claim 1 and 2, characterized in that the housing parts ( 11 , 12 , 13 ) are made of a pressure-resistant special glass adapted to the respectively provided maximum depth and are covered with gauze. 4. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die masse- und damit schwerpunktbestimmenden Baugruppen der Geräteträgereinheit, wie etwa die Energieversorgung (6), unterhalb des Ballasttanks (3) im unteren Gehäuseteil (12) vorgesehen sind.4. equipment carrier unit according to claim 1, characterized in that the mass and thus determining the focus of the equipment carrier unit, such as the power supply ( 6 ), below the ballast tank ( 3 ) in the lower housing part ( 12 ) are provided. 5. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballasttank (3) mit einem Ballasttankdeckel (37) sowie wenigstens zwei, durch mit dem Ballasttankdeckel (37) in Verbindung stehende Stangen (362) gehalterte, in einem unteren und einem oberen Ballasttankbereich positionierten Niveauschaltern (34, 35) zur Erfassung des Tankfüllstandes verschlossen ist.5. Equipment carrier unit according to claim 1, characterized in that the ballast tank ( 3 ) with a ballast tank cap ( 37 ) and at least two, with the ballast tank cap ( 37 ) in communication with rods ( 362 ) held, positioned in a lower and an upper ballast tank area Level switches ( 34 , 35 ) for detecting the tank level is closed. 6. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Niveauschalter (34) etwas oberhalb der minimal zugelassenen Füllstandshöhe zur Kontrolle einer einzuhaltenden Mindestbefüllung des Ballasttanks (3) mit Ballastwasser, der obere Niveauschalter (35) etwas unterhalb einer maximal zugelassenen Füllstandshöhe zur Kontrolle einer einzuhaltenden Nichtüberschreitung der Maximalbefüllung des Ballasttanks (3) mit Ballastwasser und ein Sicherhaltsschalter (36) direkt unterhalb des Ballasttankdeckels (37) zur Signalisierung einer Tanküberfüllung mit gekoppelter Auslösung eines Notaufstieges der Geräteträgereinheit zur Gewässeroberfläche durch Schaltung der Dosierpumpe (32) auf Höchstleistung und Abschaltung aller sonstigen Stromverbraucher eingesetzt ist. 6. Equipment support unit according to claim 1 and 5, characterized in that the lower level switch ( 34 ) slightly above the minimum permitted level to control a minimum filling of the ballast tank ( 3 ) with ballast water, the upper level switch ( 35 ) somewhat below a maximum permitted level to check that the maximum filling of the ballast tank ( 3 ) with ballast water is not exceeded and a safety switch ( 36 ) directly below the ballast tank cover ( 37 ) for signaling a tank overfill with coupled triggering of an emergency ascent of the equipment carrier unit to the water surface by switching the metering pump ( 32 ) to maximum performance and Shutdown of all other electricity consumers is used. 7. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (31) bzw. die Dosierpumpe (32) so ausgewählt und ansteuerbar sind, daß sie einen Regelbereich von mindestens einem Milliliter Ballastwasseraufnahme bzw. -abgabe oder weniger gewährleisten.7. Equipment support unit according to claim 1, characterized in that the valve ( 31 ) or the metering pump ( 32 ) are selected and controlled so that they ensure a control range of at least one milliliter of ballast water absorption or delivery. 8. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Flansch (21) des Gehäuses (1) Druck- und Temperatursensoren (18, 19) vorgesehen sind, deren Meßwerte an einen Mikrocontroler der Elektronikeinheit (4) zwecks der Überwachung und gegebenenfalls der Auslösung einer Nachkalibrierung der aktuellen Tauchtiefe weitergeleitet werden.8. Device support unit according to claim 1, characterized in that pressure and temperature sensors ( 18 , 19 ) are provided on the flange ( 21 ) of the housing ( 1 ), the measured values of which are sent to a microcontroller of the electronic unit ( 4 ) for the purpose of monitoring and, if appropriate, triggering be recalibrated to the current diving depth. 9. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß übliche Schnittstellen zu wahlweise anbringbaren externen Sonden und Instrumenten (8) vorgesehen sind, die über wasserdichte Durchführungen (112) des Flanschs (21) mit dem Mikrocontroler der Elektronikeinheit (4) in Verbindung gebracht sind.9. Device support unit according to claim 1, characterized in that conventional interfaces to optionally attachable external probes and instruments ( 8 ) are provided, which are connected to the microcontroller of the electronics unit ( 4 ) via waterproof bushings ( 112 ) of the flange ( 21 ) . 10. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ballasttank (3) ein Volumen in der Größenordnung von ca. 2,5 l gegeben ist, worin eine Wassermindestbefüllung von ca. 0,5 l beinhaltet ist und den separat entfernbaren Auftriebskörpern (171) ein Einzelauftrieb von einem Zehntel des wasserungefüllten Ballasttankinhalts gegeben ist.10. Equipment carrier unit according to claim 1, characterized in that the ballast tank ( 3 ) is given a volume of the order of about 2.5 l, which includes a minimum water filling of about 0.5 l and the separately removable buoyancy bodies ( 171 ) there is a single buoyancy of one tenth of the water-filled ballast tank content. 11. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörper (171) durch druckfeste Glashohlkugeln gebildet sind. 11. Device support unit according to claim 1, characterized in that the buoyancy body ( 171 ) are formed by pressure-resistant hollow glass spheres. 12. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskörper (171) in dem um den oberen Gehäuseteil (11) angebrachten Auftriebsbehälter (17) untergebracht sind, der durch mehrere radial gleichmäßig verteilte einzelne Röhren (172) gebildet ist, und die Auftriebskörper (171) voneinander durch beabstandende kunststoffgeschützte Gewindestangen (161) getrennt gelagert sind.12. Equipment carrier unit according to claim 1, characterized in that the buoyancy bodies ( 171 ) in the around the upper housing part ( 11 ) attached buoyancy container ( 17 ) are housed, which is formed by several radially evenly distributed individual tubes ( 172 ), and the buoyancy bodies ( 171 ) are separated from each other by spaced plastic-protected threaded rods ( 161 ). 13. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestangen (16) Halterungen für weitere externe Systeme (9) besitzen sowie in starrer Verbindung mit den Röhren (172) des Auftriebsbehälters (17) stehen.13. Equipment support unit according to claim 1, characterized in that the threaded rods ( 16 ) have holders for further external systems ( 9 ) and are in rigid connection with the tubes ( 172 ) of the buoyancy container ( 17 ). 14. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß acht Gewindestangen (16) den ersten und zweiten Spannring (14, 15) miteinander verbinden.14. Equipment carrier unit according to claim 1, characterized in that eight threaded rods ( 16 ) connect the first and second clamping ring ( 14 , 15 ) to one another. 15. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballasttank (3) aus druckfestem Spezialglas besteht.15. Equipment support unit according to claim 1, characterized in that the ballast tank ( 3 ) consists of pressure-resistant special glass. 16. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballasttankdeckel (37) aus V4A-Stahl besteht und Durchtrittstellen für ein Manometer (38), das Ventil (31) und die Verbindungsleitung (33) besitzt.16. Equipment carrier unit according to claim 1, characterized in that the ballast tank cap ( 37 ) consists of V4A steel and has passage points for a pressure gauge ( 38 ), the valve ( 31 ) and the connecting line ( 33 ). 17. Geräteträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestangen (16), der erste und zweite Spannring (14, 15) sowie die Halterung für weitere externe Systeme (9) aus V4A-Stahl bestehen.17. Equipment carrier unit according to claim 1, characterized in that the threaded rods ( 16 ), the first and second clamping ring ( 14 , 15 ) and the holder for other external systems ( 9 ) consist of V4A steel.