Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Messsystem zur Messung einer Neigung, insbesondere zum Senkrechtstellen von Bohrgestängen unter Wasser, mit einer Messvorrichtung zur Neigungsmessung und einer von der Messvorrichtung entfernt angeordneten An- Zeigevorrichtung.

Neigungsmesser, Neigungswaagen und andere Neigungsmessgeräte sind im Stand der Technik bekannt. Verschiedene Arten von Neigungssensoren umfassen beispielsweise verschiedene Formen von Libellen, etwa Dosenlibellen oder Röhrenlibellen, und Inklinometer.

In ihren Ursprungsformen werden solche Neigungsmessgeräte von Hand bedient und von einer Bedienperson direkt abgelesen.

Für eine Fernablesung oder eine Ablesung unter schwierigen Be- dingungen, etwa unter Wasser, sind von Hand zu bedienende Neigungsmesser allerdings nicht oder kaum geeignet. Um fernablesbare Neigungssensoren zur Verfügung zu stellen, die insbesondere auch unter erschwerten Bedingungen einsetzbar sind, sind verschiedene Ansätze bekannt.

Eine elektronische Fern-Wasserwaage ist in DE 103 00 088 A1 be- schrieben. Diese weist für eine Fernmessung eine erste Systemkomponente mit einer Horizontal-Libelle und einer Vertikal-Libelle in Orthogonalanordnung auf, mit jeweils einer die Position der Libellen-Gasblasen messenden Neigungs-Messvorrichtung. Auf einer Seite der Libellen sind jeweils auf Höhe der Gleichgewichtslage der jeweiligen Gasblasen ein lichtimitierendes Bauelement angeordnet und auf der anderen Seite zwei Fotosensoren, die je nach der Lage der Gasblase unterschiedlich viel Licht empfangen. Eine zweite Systemkomponente dient zur Fernanzeige der die Neigung einer Fläche repräsentierenden Daten.

In US 5 450 676 A ist ein Neigungsindikator beschrieben, bei dem eine Kugel neigungsabhängig durch einen gebogenen Kanal läuft. An einer Seite des Kanals ist eine Reihe von Lichtquellen angeordnet, an der gegenüberliegenden Seite eine Reihe von Lichtsenso- ren. Abhängig von der aktuellen Neigung befindet sich die Kugel am momentan tiefsten Punkt des Kanals und verdeckt eine oder mehrere der Lichtquellen. Die Identifikation der verdeckten Lichtquelle dient zur Bestimmung des momentanen Neigungswinkels.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Messsystem bereitzustellen, das einfach und wiederholbar präzise herstellbar ist und das auch unter schwierigen Bedingungen einsetzbar ist, wenn der Neigungssensor nicht mit bloßem Auge betrachtet werden kann. Das erfindungsgemäße Messsystem soll außerdem insbesondere unter Wasser einsetzbar sein, beispielsweise bei der Lotrechtstellung von Bohrgestängen unter Wasser. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein elektrooptisches Messsystem zur Messung einer Neigung, insbesondere zum Senkrechtstellen von Bohrgestängen unter Wasser, mit einer Messvorrichtung zur Neigungsmessung und einer von der

Messvorrichtung entfernt angeordneten Anzeigevorrichtung, das dadurch weitergebildet ist, dass die Messvorrichtung wenigstens eine Neigungsanzeigevorrichtung und wenigstens eine auf die Neigungsanzeigevorrichtung gerichtete optische Bilderfassungsvorrich- tung umfasst, wobei auf der Anzeigevorrichtung ein von der Bilderfassungsvorrichtung erfasstes Bild der Neigungsanzeigevorrichtung anzeigbar ist.

Das erfindungsgemäße Messsystem hat den Vorteil, eine einfache und bekannte Technik anzuwenden, die auch unter schwierigen Bedingungen erprobt und ausfallsicher ist. Es ist nicht notwendig, Computer einzusetzen, von denen bekannt ist, dass sie unter widrigen Bedingungen zu Ausfällen neigen, wenn auch ein Einsatz von Computern erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen ist. Besonders widrige Bedingungen für den Einsatz von Computern herrschen beispielsweise auf Baustellen, wo die eingesetzten Vorrichtungen Schmutz, Staub, Lärm und Vibrationen widerstehen müssen. Bei Neigungsmessungen unter Wasser oder in moorigen oder schlammigen Umgebungen kommen Feuchtigkeit und Schlamm erschwe- rend für die Ausrüstung hinzu.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Messsystem beispielsweise beim Ausrichten von Bohrgestängen bei Unterwasser- Bohrungen, bei Standkränen, bei selbstfahrenden Mobilkränen bzw. Selbstfahrkränen anzuwenden, wobei beispielsweise die Messvorrichtung an oder in der Nähe des Hakens bzw. einer auszutarierenden Last angeordnet ist, wobei die Anzeigevorrichtung im Haus des Kranführers angeordnet ist.

Da das Bild der Neigungsanzeigevorrichtung direkt auf die Anzeigevorrichtung übertragen wird, kann eine Bedienperson, die sich mit den Instrumenten auskennt, die Anzeige genauso lesen und verstehen, als wenn er sie selbst bedienen würde. Damit entfällt weiteres Training und weitere Schulungen. Bedienpersonen sind beispielsweise Bohrführer und Kranführer.

Vorzugsweise umfasst die Neigungsanzeigevorrichtung eine Libelle, insbesondere eine Dosenlibelle oder eine Röhrenlibelle, oder einen Inklinometer oder ist eine solche Libelle oder ein Inklinometer. Diese, vorwiegend mechanischen, Komponenten sind ausfallsicher auch unter schwierigen Bedingungen verwendbar und sind den Be- dienpersonen bereits aus der Benutzung per Hand bekannt, so dass diese aus dem angezeigten Bild der Neigungsanzeigevorrichtung die momentane Neigung zuverlässig ablesen können, wobei elektronische Fehler ausgeschlossen sind.

Vorzugsweise hat eine erfindungsgemäße Libelle eine Anzeigegenauigkeit von 20', insbesondere von wenigstens 30', ferner insbesondere von wenigstens 1 °. Die Angaben 20', 30' und 1 ° bedeuten 20 bzw. 30 Bogenminuten bzw. 1 Grad, wobei eine Bogenminute 1/60 eines Grads ist, 20' und 30' sind somit ein Drittel bzw. die Hälf- te eines Grads.

Vorzugsweise umfasst oder ist die optische Bilderfassungsvorrichtung eine optische Kamera oder eine Infrarot-Kamera. Eine solche Kamera gibt beispielsweise ein PAL-Signal heraus, das von jedem handelsüblichen Monitor bzw. Bildschirm direkt wiedergegeben werden kann. Das Signal ist alternativ ein RGB- oder ein sonstiges übliches Bildsignal, das von Computern bzw. Computer-Bildschirmen verarbeitet und angezeigt werden kann.

Alternativ ist die optische Bilderfassungsvorrichtung vorteilhafterweise zur Erfassung von Einzelbildern im optischen oder Infrarot- Bereich ausgebildet, wodurch eine höhere Auflösung des Bildes erreichbar ist. Dies führt zu einer genaueren Ablesbarkeit der Messung.

Weiter ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Messvorrichtung eine auf die Neigungsanzeigevorrichtung gerichtete Lichtquelle, insbesondere für sichtbares Licht oder Infrarot-Licht, umfasst, die insbesondere in oder an der Bilderfassungsvorrichtung angeordnet ist. Damit kann die Neigungsanzeigevorrichtung auch in einer dunklen oder kalten Umgebung, beispielsweise unter Wasser, beleuchtet werden.

Vorteilhafterweise ist die Anzeigevorrichtung zur Speicherung von Einzelbildern und/oder von Bild- oder Filmsequenzen ausgebildet oder mit einer Vorrichtung zur Speicherung von Einzelbildern und/oder von Bild- oder Filmsequenzen verbunden. In diesem Fall ist es möglich zu dokumentieren, dass ein Bohrgestänge mit einer von beispielsweise einer Dosenlibelle abzulesenden Präzision in eine Senkrechte gebracht worden ist. Falls dies nicht möglich oder nicht gewünscht ist, wird dokumentiert, unter welchem Winkel die Ausrichtung erfolgt ist.

Eine vorteilhafte sichere Signalübermittlung und Stromversorgung der Messvorrichtung erfolgt, wenn wenigstens ein elektrisches Kabel zur Stromversorgung der Bilderfassungsvorrichtung und/oder Lichtquelle und/oder zur Signalweiterleitung von der Bilderfassungsvorrichtung an die Anzeigevorrichtung vorgesehen ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine drahtlose Signalverbindung zwischen der Messvorrichtung und der Anzeigevorrichtung hergestellt wird oder besteht und/oder dass, die Mess Vorrichtung eine eigenständige Stromversorgung aufweist, insbesondere mittels wenigstens einer Batterie oder wenigstens eines Akkumulators. Wäh- rend eine drahtlose Kommunikation den Vorteil einer größeren Flexibilität hat, ist eine drahtgebundene Signalübertragung weniger störungsanfällig. Insbesondere bei Einsatz der Mess Vorrichtung unter Wasser ist eine drahtlose Signalübertragung kaum möglich.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Kabel mit einem Kern oder einer inneren Schutzhülle aus einem zugfesten Material, insbesondere Kevlar, versehen ist. Mittels des zugfesten Kabels kann die Messvorrichtung nach ihrem Einsatz geborgen werden. Die Zugkraft eines solchen Zugseiles, das gleich- zeitig als Datenkabel dient, beträgt beispielsweise 300 Kilogramm.

Einen vorteilhaften Schutz gegen Staub und/oder Wasser für einen Unterwassereinsatz bietet das Messsystem, wenn die Messvorrichtung ein, insbesondere druckfestes und/oder flüssigkeitsdichtes, Gehäuse umfasst, das die Neigungsanzeigevorrichtung und die

Bilderfassungsvorrichtung, und insbesondere die Lichtquelle umschließt. Geeignete Gehäuse bestehen aus Metall oder hartem Kunststoff, es kann sich jedoch auch um eine Hülle aus ausgehärtetem Gießharz oder ähnlichen geeigneten Materialien handeln. Das Material wird so gewählt, dass es den Einsatzbedingungen standhält.

Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Deckel auf, der mittels Bolzen mit dem Gehäuse verschraubbar ist. Ein solches Gehäuse kann geöffnet werden, um beispielsweise Kalibrier-, Reparatur- oder Wartungsarbeiten auszuführen. Vorteilhafterweise sind die Bolzenköpfe verklebt und/oder versiegelt. Damit wird Missbrauch vorgebeugt, insbesondere, wenn die erfindungsgemäßen Messvorrichtungen von anderen Personen benutzt werden als denen, die die Messvorrichtungen warten. Weiterer Schutz vor Missbrauch und Dekalibrierung wird erzielt, wenn ein

Schutzdeckel auf dem Deckel vorgesehen ist, der insbesondere mittels eines Sicherheitsschlosses verschließbar ist.

Im Gehäuse ist ferner vorteilhafterweise vorgesehen, die Bilderfas- sungsvorrichtung und die Neigungsanzeigevorrichtung mittels einer

Stoßsicherung, beispielsweise einer Gummistoßsicherung, vor Erschütterungen und Dejustierung durch Erschütterungen zu schützen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein gattungsgemäßes elektrooptisches Messsystem zur Messung einer Neigung, insbesondere zum Senkrechtstellen von Bohrgestängen unter Wasser, mit einer Messvorrichtung zur Neigungsmessung und einer von der Messvorrichtung entfernt angeordneten Anzeigevorrichtung, insbesondere wie vorhergehend beschrieben, das dadurch weitergebildet ist, dass die Messvorrichtung auf einem Schlitten angeordnet ist, der lösbar mit einem Bohrgestänge verbindbar ist. Diese erfindungsgemäße Lösung ist besonders vorteilhaft mit Bohrgestängen einsetzbar, unter Bedingungen, bei de- nen eine Fernmessung und eine Fernbedienung notwendig ist, beispielsweise unter Wasser. Die Messung findet vorzugsweise etwa 1 m oberhalb des Grundes statt. Unter einem Schlitten wird dabei auch ein lösbar am Bohrgestänge fixierter Halter, etwa ein Winkelhalter, erfindungsgemäß verstanden, der nicht entlang der Achse des Bohrgestänges beweglich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Messsystem weist der Schlitten vor- zugsweise zwei Halbzylinder auf, die an zwei Stoßkanten im geschlossenen Zustand des Schlittens zusammenstoßen und zusammen eine im Wesentlichen zylindrische Form bilden, wobei die Halbzylinder an einer Stoßkante mittels eines Scharniergelenks mit- 5 einander drehbar verbunden sind und an der anderen Stoßkante eine lösbare Verbindung aufweisen. Ein solcher zylinderförmiger Schlitten ist in eingesetztem Zustand konzentrisch auf einem Bohrgestände angeordnet und weist, bis auf minimales Spiel, dessen Orientierung auf. 0

Um den Schlitten nach erfolgter Messung lösen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die lösbare Verbindung eine alternierende Abfolge von Ösen an den die Stoßkante bildenden Kanten der Halbzylinder aufweist, die im geschlossenen Zustand des Zylinders5 einen Kanal bildend miteinander fluchten, wobei in einem verschlossenen Zustand des Schlittens ein Stift herausziehbar im Kanal angeordnet ist. Dieses Verschlussprinzip ist ähnlich dem eines Scharniers, dem die Scharnierachse entfernt wird. Die beiden Scharnierhälften können sich dann voneinander lösen. Andere Ver-o Schlussmechanismen sind ebenfalls einsetzbar.

Die Messvorrichtung ist vorzugsweise mittel einer Winkelhalterung, am Schlitten befestigt. Die Winkelhalterung stellt gerade Flächen zur Verfügung, die eine Ausrichtung der Messvorrichtung am Schlit-5 ten erleichtern.

Um zu verhindern, dass der Schlitten durch ein einseitiges Gewicht der Messvorrichtung verkippt und so eine systematische Verfälschung der gemessenen Neigung verursacht, ist in einer vorteilhaf-o ten Weiterbildung vorgesehen, dass der Schlitten wenigstens ein

Gegengewicht für die Messvorrichtung aufweist, wobei insbesondere das Gegengewicht eine weitere Messvorrichtung ist. Mittels des Gegengewichts und insbesondere einer weiteren, insbesondere gleich schweren und gleich aufgebauten, Messvorrichtung wird der Schlitten in ein Gleichgewicht gebracht, so dass eine systematische Fehlmessung nicht mehr stattfindet. Die Verwendung zweier Mess- Vorrichtungen bewirkt außerdem eine vorteilhafte Redundanz der

Messung, mit in der Folge einer größeren Genauigkeit und Ausfallsicherheit.

Vorzugsweise weist der Schlitten eine, insbesondere flach zulau- fende, Abstreifkante auf. Diese Abstreifkante bewirkt, dass der

Schlitten, der sich unter dem Gewicht der Messvorrichtung und ggf. des Gegengewichts der Schwerkraft folgend am Bohrgestänge nach unten bewegt, Schlamm und Erdreste am Bohrgestänge abstreift und somit ein Verkanten des Schlittens auf dem Bohrgestänge ver- hindert. Auch auf diese Weise werden systematische Messfehler verringert bzw. vermieden.

Vorteilhafterweise weist der Schlitten, insbesondere federgelagerte, Rollen auf. Mittels der Rollen kann der Schlitten auf einfache Weise, dem eigenen Gewicht folgend, an einem Bohrgestänge herabgelassen werden. Durch die Federlagerung der Rollen können Unebenheiten am Bohrgestänge, die beispielsweise durch angelagerten Schlamm oder Erdreste verursacht werden, ausgeglichen werden.

Im Folgenden werden weitere erfindungsgemäße und vorteilhafte

Verwendungen des erfindungsgemäßen elektrooptischen Messsystems beschrieben.

Taucher haben unter Wasser Schwierigkeiten, Entfernungen zu messen. Da die ungefähre Länge einer zu messenden Entfernung meistens bekannt ist, wird eine teleskopierbare Nivellierlatte verwendet. Das erfindungsgemäße elektrooptische Messsystem wird vorteilhafterweise auf der Oberseite der als Nivellierlatte ausgebildeten Messvorrichtung angebracht. Sie zeigt über Wasser an, ob die Messvorrichtung waagerecht ausgerichtet ist, so dass der Taucher von der Oberfläche her angewiesen werden kann, wie die Posi- tion der Messvorrichtung zu verändern ist. Der Taucher kann anschließend ein teleskopierbares Stück der Messvorrichtung herausziehen, bis beide Enden gegen das zu messende Objekt stoßen.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen elektrooptischen Messsystems betrifft eine Neigungsmessung bei

Primärstützen, die häufig eine Länge von 10 bis 20 m haben und in den Boden einbetoniert werden. Primärstützen sind im Allgemeinen rohrförmige Elemente der sogenannten Deckelbauweise, die vielfach für Verkehrstunnel, Geschäftsbauten und Tiefgaragen mit meh- reren Geschossen eingesetzt wird. Es ist häufig nicht bekannt, ob die Primärstützen im Lot stehen, oder in welche Richtung das untere Ende der Primärstütze ausgewandert ist.

In einem solchen Fall wird das erfindungsgemäße elektrooptische Messsystem an einem Schlitten befestigt, auf dem er an der Primärstütze hinunter gleiten kann. Aufgrund der Neigung der Primärstütze läuft der Schlitten unter Umständen nicht gerade, sondern spiralförmig an der Primärstütze herunter. Der Schlitten weist eine Lichtquelle auf, die nach oben strahlt, beispielsweise in Form einer LED. Diese befindet sich in einer Achse mit der Neigungsanzeigevorrichtung. Auf dem oberen Rand der Primärstütze ist eine optische Lotvorrichtung angeordnet, so dass eine Verdrehung des Schlittens bestimmt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen elektrooptischen Messsystems ergibt sich bei der Neigungsbestimmung von Rammkonstruktionen. Wenn im Offshore-Bereich Wind- energieanlagen aufgestellt werden, stehen diese auf Rammpfählen und einer Unterkonstruktion. Diese Unterkonstruktion dient auch zum Führen der Rammpfähle. Um zu überprüfen, ob die Unterkonstruktion waagerecht steht, wird in Rammpausen festgestellt, ob sich die Unterkonstruktion geneigt hat. Die Rammpfähle haben einen

Durchmesser von derzeit ca. 3,30 m und werden mit einer Kraft von ca. 190 Tonnen in den Boden gerammt. Beim Rammen dieser Rammpfähle treten starke Vibrationen in der Unterkonstruktion auf.

Um unter diesen Bedingungen messen zu können, ist die erfindungsgemäße elektrooptische Messeinheit, insbesondere ein Gehäuse und/oder Rahmen der Messeinheit, fest mit der Unterkonstruktion verbunden, beispielsweise verschweißt. Die in dem Gehäuse und/oder Rahmen eingeschlossenen bzw. angeordneten Komponenten, insbesondere die Neigungsanzeigevorrichtung und die Bilderfassungsvorrichtung, sind von dem Gehäuse, dem Rahmen bzw. der Unterkonstruktion entkoppelt, insbesondere vorzugsweise sind diese Komponenten in einem Magnetfeld suspendiert, schwimmen, insbesondere gekapselt, in Öl und/oder werden mit Fe- dem in Position gehalten. Es ist eine Positionierungseinrichtung vorgesehen, mittels deren die Komponenten in eine Messposition bringbar sind.

Vorzugsweise weist die Positionierungsvorrichtung eine schaltbare Betätigungsvorrichtung, insbesondere einen herausfahrbaren Stempel oder einen Elektromagneten, auf, mittels dessen das Gehäuse bewegbar ist. In einer Alternative drückt ein herausfahrbarer Stempel in den Rammpausen die Kapsel in die Messposition, um die Messung einzuleiten. In einer Alternative wird eine Kombination ei- nes Elektromagneten mit einem Permanentmagneten hierzu verwendet. Vorteilhafterweise weist die Positionierungsvorrichtung zur Positionsdefinition mit dem Gehäuse verbundene Standfüße, die insbesondere justierbar sind, und eine Bodenplatte mit, insbesondere kegelförmigen, Aufnahmen für die Standfüße auf, wobei die Aufnah- men eine Zwangsführung für die Standfüße darstellen.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung findet das erfindungsgemäße elektrooptische Messsystem bei der Neigungsmessung von aufgehängten Lasten, etwa im Einsatz von Lasthubschraubern. Hub- schrauberpiloten wissen oft nicht, wie ihre Last unter dem Hubschrauber schwingt. Das Messsystem wird im Bereich des Hakens, an dem die Last aufgehängt ist, angeordnet und die Messdaten per Funk oder über ein Signalkabel übertragen. Das Messgerät kann mit einer eigenen Energieversorgung oder über ein am Lastkabel ent- lang geführtes Kabel mit Strom versorgt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das oder ein erfindungsgemäßes Messsystem auch an der Last selbst angeordnet sein, so dass der Pilot oder ein Lasttechniker an Bord die Neigung und gegebenenfalls die Ausrichtung der Last zum Hubschrauber überprüfen und notfalls korrigieren kann.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße Messvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit einem Winkelhalter, Fig. 3a, 3b schematische Ansichten eines Bohrgestänges mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung,

Fig. 4 eine seitliche Darstellung der Messvorrichtung gemäß

Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Messsystems und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Messsystems.

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige EIe- mente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße elektrooptische Messvorrich- tung 1 schematisch im Schnitt dargestellt. Ein Gehäuse 4, das als

Druckkörper dient, ist mittels eines Deckels 5 druck- und flüssigkeitsdicht abgeschlossen. An zwei Winkelträgern 6, 7 sind jeweils eine Dosenlibelle 2 und eine Kamera 3 fest angeordnet. Die Kamera 3 ist auf die Dosenlibelle 2 ausgerichtet. Die Dosenlibelle 2 füllt das Blickfeld bzw. das Bild der Kamera 3 möglichst vollständig aus. Insbesondere die Dosenlibelle 2 ist mit dem Gehäuse 4 fest und/oder justierbar verbunden, um eine Dekalibrierung der Messvorrichtung 1 bei unsanfter Behandlung zu vermeiden und/oder zu beheben. Auch die Kamera 3 ist vorzugsweise fest mit dem Gehäuse 4 verbunden, damit die Kamera 3 die Dosenlibelle 2 auch bei unsanfter Behandlung nicht aus dem Blickfeld verliert. Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 eines erfindungsgemäßen Messsystems hat ein Ge- wicht von einigen Kilogramm, beispielsweise ca. 5 Kilogramm.

Nicht dargestellt sind der Übersichtlichkeit halber elektrische Leitungen, die mittels Steckkontakten in der Wand des Gehäuses 4 nach außen geführt werden. Die Messvorrichtung 1 ist somit ein abgekapseltes System, das mittels geeigneter Stecker bzw. Steckverbindungen an eine entfernt angeordnete Anzeigevorrichtung angeschlossen werden kann.

Bei der Kamera 3 handelt es sich beispielsweise um eine Infrarot-

Kamera mit integrierter Infrarot-Lichtquelle. Insbesondere für den Einsatz unter Wasser bietet diese Lösung den Vorteil, dass im druck- und flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Gehäuse 4 der Messvorrichtung 1 eine Lichtquelle zur Verfügung steht. Da beim Einsatz unter Wasser ein starker Wärmeaustausch der Messvorrichtung 1 mit dem umgebenden Wasser stattfindet, würde eine Infrarotkamera ohne Lichtquelle in der Messvorrichtung 1 keine Unterschiede in der Wärmestrahlung bzw. Infrarotstrahlung erkennen können, da alle Komponenten sehr bald die gleiche Temperatur aufweisen würden und sehr ähnliche und nur sehr geringe Mengen an Infrarotstrahlung aussenden würden.

Für einen Einsatz im Trockenen kann die Messvorrichtung 1 auch mit einer Sendeeinheit zur drahtlosen Übertragung der Bildsignale der Kamera 3 ausgestattet sein und gegebenenfalls mit einer eigenen Stromquelle.

In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung gezeigt, dass das Gehäuse 4 des Messsystems bzw. der Messvorrichtung 1 an einem Win- kelträger 8 angebracht ist, nämlich an einer Seite eines Winkelträgers 8. Der Winkelträger 8 erlaubt eine präzise Ausrichtung der Messvorrichtung 8. Anstelle eines rechteckigen Gehäuses 4 kann auch eine andere Form vorgesehen sein, beispielsweise ein flachzylindrisches Gehäuse. Zusammen mit einem Gegenstück, insbesondere einem weiteren Winkelstück, ist der Winkelträger 8 als Schlitten auf einem Bohrgestänge lösbar fixierbar.

In den Figuren 3a und 3b sind zwei Darstellungen des Winkelträgers 8 mit einem Gehäuse 4 der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1 im eingebauten Zustand schematisch dargestellt. Der Winkelträger 8 ist an einem Arm eines Schlittens 10, 10' mittels Nieten oder Schrauben befestigt. Der Schlitten 10, 10' besteht aus zwei halbzylindrischen Armen, die in einem Scharniergelenk 1 1 miteinander drehbar verbunden sind.

Am gegenüberliegenden Ende weisen die Schlittenarme 10, 10' Ösen 12 auf, die zusammen einen Kanal bilden, durch den ein Stift

13 geführt ist, der die beiden Hälften des Schlittens 10, 10 ^* zusammenhält. Die Messvorrichtung kann unter ihrem eigenen Gewicht mittels des Schlittens 10, 10' am Bohrgestänge 9, das von dem Schlitten 10, 10' umschlossen ist, herabgleiten.

Typische Bohrgestänge 9 haben einen Durchmesser von ca. 15 cm. Ein geeigneter Schlitten 10, 10' hat eine Länge von bis zu 50 cm. Zwischen Bohrgestänge 9 und Schlitten 10, 10' herrscht ein Spalt von vorzugsweise weniger als 1 bis 2 mm.

In Fig. 3b ist eine Situation dargestellt, in der der Stift 13 aus den Ösen 12, 12' entfernt wurde. Der Schlitten öffnet sich und kann vom Bohrgestänge 9 entfernt werden. Zur Öffnung der Arme des Schlittens 10, 10' kann beispielsweise eine Feder am Orte des Scharnier- gelenks 11 vorgesehen sein, die im geschlossenen Zustand des

Schlittens 10, 10' vorgespannt ist. In Fig. 4 ist der Schlitten 10, 10' aus Fig. 3 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Mit durchgezogenen Linien sind die Außenkonturen des Schlittens 10, 10' dargestellt. Am unteren Ende weist der Schlitten eine Abstreifkante 18 auf, mittels der beim Her- abgleiten des Schlittens 10, 10' am Bohrgestänge 9 Schmutz oder

Schlamm vom Bohrgestänge 9 abgestreift wird. Das Gesamtgewicht von Schlitten 10, 10' und Messvorrichtung 1 beträgt ca. 20 kg.

In der Mitte ist mit vertikalen gestrichelten Linien der Verlauf der Verbindungsösen 12, 12' dargestellt, die zusammen einen durchlaufenden Kanal bilden, durch den ein Stift 13 verläuft. Dieser steht am unteren Ende etwas über. Am oberen Ende ist der Stift 13 mittels eines Stiftkopfes 15 vor dem Durchrutschen gesichert. Am Stiftkopf 15 ist ferner eine Zugleine 16 befestigt, mittels der der Stift 15 aus dem Kanal der Verbindungsösen 12, 12' herausgezogen werden kann, um den Schlitten freizugeben.

Ebenfalls gestrichelt sind das Gehäuse 4 bzw. der Druckkörper der Messvorrichtung 1 auf dem Winkelträger 8 dargestellt, der mittels Schrauben 14, 14' am Schlitten 10, 10' befestigt ist.

Auf der gegenüberliegenden Seite zum Winkelträger 8 und dem Gehäuse 4 ist ein Gegengewicht 17 dargestellt. Mittels des Gegengewichtes 17 wird die Lastenverteilung auf dem Schlitten 10, 10' im Gleichgewicht gehalten, so dass sich der Schlitten 10, 10' nicht auf dem Bohrgestänge 9 verkantet und einen systematischen Messfehler einführt.

Ebenfalls ist dargestellt, dass zum Gehäuse 4 ein Zugseil und Sig- nal-A/ersorgungskabel 19 führt. Dieses dient dem doppelten Zweck, die Signale der Kamera 3 in der Messvorrichtung 1 an eine entfernt angeordnete Anzeigevorrichtung weiterzuleiten und nach dem Lö- sen der Verbindung durch Ziehen des Stiftes 15 aus den Ösen 12 mittels der Zugleine 16 den Schlitten 10, 10' mit der Messvorrichtung 1 zur Oberfläche zurückzuholen.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Schlitten eine oder mehrere Klemmen innerhalb der Arme 10, 10' aufweist, die geöffnet sind, solange der Schlitten 10, 10' sich an einem Bohrgestänge herabbewegt. Ein Hebelmechanismus, der aktiviert wird, sobald ein Tastarm auf dem Untergrund aufsetzt, spannt, insbesondere mittels Federkraft, den oder die Klemmen gegen das Bohrgestänge, so dass der Schlitten auf dem Bohrgestänge arretiert wird. Da die Federn oder anderen mechanischen Elemente, die die Klemmen arretieren, sich von innen gegen die Arme 10, 10' abstützen, wird auch die Klemmung bzw. Arretierung gelöst, wenn der Stift 15 gezogen wird.

In Fig. 5 ist ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Messsystems 20 dargestellt. In diesem Fall sind unter einer Wasseroberfläche 30 bereits Gewindestangen 32, 33 im Boden 31 des Gewäs- sers eingebracht worden, deren Neigung nachträglich bestimmt werden muss. Dies wird mittels der dargestellten Messvorrichtung 20 getan.

Die Gewindestangen 32, 33 weisen an ihrem aus dem Boden 31 bzw. Untergrund ragenden Ende Gewindebohrungen 34, 35 auf, die konzentrisch mit den Symmetrieachsen der Gewindestangen 32, 33 sind. In diese Gewindebohrungen 34, 35 kann mittels eines Gewindezapfens 26 an einem Gehäuse 25 der Messvorrichtung 20 die Messvorrichtung 20 konzentrisch auf einer Gewindestange 32 an- gebracht werden. Anstatt Gewindebohrungen 34, 35 können die

Gewindestangen 32, 33 auch Außengewinde aufweisen, auf die Innengewinde-Zapfen von Messvorrichtungen 20 geschraubt werden. Im Gehäuse 25 der Messvorrichtung 20 sind zwei lnklinometer 21 , 22 angeordnet, die zueinander in einem rechten Winkel stehen, um unabhängige Messungen der Neigung der Messvorrichtung 20 in zwei zueinander orthogonalen Richtungen zu ermöglichen. Auf jedes der lnklinometer 21 , 22 ist eine eigene Kamera 23, 24 gerichtet, die ein Bild des Inklinometers 21 , 22 überträgt. Die Übertragung findet über ein Signalkabel 27' statt. Die Zugleine und das Daten- bzw. Signalkabel 27' kann bzw. können von einer oberflächenbeständi- gen Haspel (nicht dargestellt) abgespult werden.

An der Oberseite des Gehäuses 25 ist zentral eine Lotleine 27 angebracht, die mittels einer Auftriebsboje 28 senkrecht gehalten wird. Die Auftriebsboje 28 bewegt sich geringfügig mit dem Wellengang, markiert im Mittel jedoch die Position der Mitte der Oberseite der

Messvorrichtung 20.

Die Auftriebsboje 28 ist oberhalb der Wasseroberfläche 30 mit einem Prisma 29 versehen, das einer Ortsbestimmung der Auftriebs- boje 28 und damit der Mitte der Oberseite des Gehäuses 25 der

Messvorrichtung 20 dient. Mit der Kenntnis der in den Inklinometern 21 , 22 gezeigten Neigungswinkel, der relevanten Winkelfunktionen sowie der Länge des Gehäuses 25 ist es möglich, sowohl den Ort als auch die Neigung der Gewindestangen 32, 33 in jeder Richtung mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Mit der Kenntnis der Lotleine

27 ist es außerdem möglich, zu bestimmen, in welcher Tiefe eine Gewindestange 32, 33 sich befindet.

Da außerdem die Ausrichtung der Messvorrichtung 20 bekannt sein muss, kann das Gehäuse 25 beispielsweise an einer Reihe von

Gewindestangen 32, 33 im Boden 31 ausgerichtet werden. In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Messsystems gezeigt, mit dem Erschütterungen, die etwa beim Einrammen von Rammpfählen für die Unterkonstruktion von Offshore-Windenergieanlagen entstehen, abgefedert werden, eine genaue Messung aber dennoch ermöglicht wird. Übliche Hübe bei einem Rammstoß in der beschriebenen Anwendung sind im Bereich von wenigen Zentimetern. Diese Hübe, die mit einer vergleichsweise hohen Beschleunigung ausgeführt werden, müssen abgefedert und ausgeglichen werden.

In der erschütterungsdämpfenden Halterung 40 sind eine Dosenlibelle 44 und eine auf die Dosenlibelle 44 gerichtete Kamera 45 in einem gemeinsamen Gehäuse 41 untergebracht, das mittels mehrerer Federn 43 - 43'" mit einem äußeren Rahmen 42 verbunden ist. Der äußere Rahmen 42 weist eine Bodenplatte 47 auf, die mit einer

Unterkonstruktion, deren Neigung zu messen ist, fest verbunden ist. Statt eines Gehäuses 41 kann auch ein innerer Rahmen vorgesehen sein, wenn die Anwendung dies zulässt.

Innerhalb des Rahmens 42 kann das Gehäuse 41 während des

Rammens frei schwingen. Unterhalb des Gehäuses 41 ist ein Flüssigkeitsdämpfer 46 angeordnet, der die Schwingungen des Gehäuses 41 im Rahmen 42 dämpft. Durch die Federaufhängung wird die Beschleunigung während der Rammstöße nicht direkt an die Dosenlibelle 44 und die Kamera 45 weitergegeben, so dass diese vor Dejustage und Beschädigung geschützt sind.

Wenn der Rammvorgang beendet ist und die Neigung des Rammpfahls gemessen werden soll, wird ein Elektromagnet 50 einge- schaltet, der auf einen Permanentmagneten 51 einwirkt, der mit der

Unterseite des Gehäuses 41 verbunden ist. Um eine definierte Messposition, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, einzunehmen, verfügt das Gehäuse 41 über Standfüße 48, 48', die insbesondere justierbar sind. Die Standfüße 48, 48' weisen spitze oder kegelförmige Enden auf, die in entsprechende Aufnahmen 49, 49' in der Bodenplatte 47 eingreifen. Diese sind so geformt, dass sie die Standfüße 48, 48' bei der Annäherung in eine definierte Position bringen. Eine geeignete Form ist etwa eine zylindrische Form der Aufnahmen 49, 49'. Es ergibt sich so eine Zwangsführung für die Standfüße 48, 48', die zu einer definierten und reproduzierbaren Positionierung des Gehäuses 41 mit der Dosenlibelle 44 und der Kamera 45 führt.

Um die Dosenlibelle 44 herum im Sichtfeld der Kamera 45 sind mehrere Leuchtdioden 52, 53 angeordnet, die Signalfunktionen übernehmen. Eine erste Leuchtdiode 52 zeigt beispielsweise an, dass das Gehäuse 41 seine definierte Messposition eingenommen hat, wozu beispielsweise Signale von Sensoren oder elektrischen

Kontakten verwendet werden, die anzeigen, wenn die Spitzen der Standfüße 48, 48' die Zentren der Aufnahmen 49, 49' erreicht haben. Eine zweite Leuchtdiode 53 zeigt an, ob ein, nicht dargestellter, Erschütterungssensor noch Schwingungen registriert, die eine Messung stören oder untauglich machen würden.

Statt einer Kombination aus einem Elektromagnet und einem Permanentmagnet sind auch andere Betätigungseinrichtungen, wie beispielsweise ausfahrbare Stifte oder Stempel, verwendbar. Ebenso ist es möglich, die Federn 43 - 43'" zu entspannen und das Gehäuse 41 der Schwerkraft folgend in eine Messposition gleiten zu lassen.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu ent- nehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Bezuqszeichenliste

1 Elektrooptische Messvorrichtung

2 Dosenlibelle

3 Kamera

4 Gehäuse

5 Deckel

6, 7, 8 Winkelträger

9 Bohrgestänge

10, 10' Schlitten

11 Scharniergelenk

12, 12' Verbindungsösen

13 Stift

14, 14' Schrauben

15 Stiftkopf

16 Zugleine

17 Gegengewicht

18 Abstreifkante

19 Zugseil und Signal-/Versorgungskabel

20 Messvorrichtung

21 , 22 Inklinometer

23 . 24 Kamera

25 Gehäuse

26 Gewindezapfen

27 Lotleine

27' Signalkabel

28 Auftriebsboje

29 Prisma

30 Wasseroberfläche

31 Boden

32 , 33 Gewindestange

34 , 35 Gewindebohrung 40 Halterung zur Erschütterungsdämpfung

41 Gehäuse

42 äußerer Rahmen - 43'" Feder

44 Dosenlibelle

45 Kamera

46 Flüssigkeitsdämpfer

47 Bodenplatte

48, 48' Standfuß

49, 49' kegelförmige Aufnahme

50 Elektromagnet

51 Permanentmagnet

52 Leuchtdiode

53 Leuchtdiode