HOCdocs‎ > ‎Equipment‎ > ‎

Bathythermograaf

Geplaatst 10 apr. 2011 03:14 door Historie van de Oceanografie Club   [ 2 nov. 2011 02:08 bijgewerkt ]
Apparaat voor het registreren van de temperatuur van zeewater als functie van de diepte.

 

[klik voor een groter beeld]

Locatie:
Mermayde (Bergen). Ca. 1988 aangeschaft op de vlooienmarkt in Lissabon. Het ‘Manual’ en een gecoat glasplaatje zijn verkregen via het Instituto Hydrográfico, Lisboa (PT).

Specificaties:
Fabrikant: Wallace & Tiernan, Belleville, New Jersey
Bouwjaar: onbekend
Model: OC-1C/S
Serial Nr: 12713
Depth range: 0-200 ft
Max speed: without nose sleeve 15 knots; with: 22 knots
Bourdon tube: 45-50 ft
Temperature range: –2.2 to 32.2 ºC
Depth element: spring loaded piston
Automated stylus lifter, skunk oil.


Principe:

De ‘Bathythermograph’ kan gebruikt worden vanaf een varend schip; met een liertje wordt het apparaat neergelaten en opgehaald. Deze bathythermograph of BT (ook MBT, mechanical BT) betaat uit een temperatuurelement (een Bourdon-buis met een 45-50 ft lang capilair gevuld met xyleen) en een drukelement (zuiger met veer). Elk element stuurt mechanisch een registratieas aan, waarbij een kraspennetje de temperatuur (y-as) tegen de druk (=diepte, x-as) weergeeft op een goudgecoat glasplaatje.

Gebruik:
Vanaf de jaren 1940 tot 1990 intensief gebruikt voor het opnemen van temperatuur-diepte profielen (met behulp van een veelheid van fabrikanten en typen). De World Ocean Database (WOD, 2009) bevat 2.340.765 registraties.

Uit: Boyer et al., 2009

Geschiedenis:
De Zuid-Afrikaan Athelstan Frederick Spilhaus (1911-1998) was in 1934 student bij Woods Hole’s Carl G. Rossby (1898-1957) aan boord van de R/V Atlantis. Rossby maakte gebruik van de samen met Karl Lange ontworpen ‘Oceanograph’, een groot zwaar apparaat om een temperatuur-diepte grafiek te krassen op een beroete koperplaat. Spilhaus bedacht dat dat kleiner en lichter moest en met een snellere respons. In 1936, na terugkeer op WHOI, verbetert hij het concept en krijgt van Henry B. Bigelow (1879–1967) en Columbus O'D. Iselin (1904-1971) scheepstijd om het ontwerp te testen. In 1936/37 is er dan de eerste werkende ‘Bathythermograph’ (BT). Hoewel initiëel bedoeld voor oceanografen/biologen die weinig bruikbare informatie kregen uit de puntmetingen met kantelthermometers, voorziet Iselin militaire toepassingen met name voor het opsporen van onderzeeboten met asdic/sonar, en in 1938 worden testen i.s.m. US Navy uitgevoerd.

In datzelfde jaar wordt US patent 2,297,725 gedeponeerd door Spilhaus voor de submarine Signal Company of Boston. Deze BT betaat uit een bimetaal voor de temperatuurmeting en een drukelement (piston zuiger met veer). Een kraspennetje schrijft een temperatuur (y-as) vs druk (=diepte, x-as) op een beroet glasplaatje. Nadeel van het bi-metaal was de trage temperatuur-respons. Deze wordt in 1937 verbeterd door toepassen van een zogeheten ‘Bourdon buis’, wat tevens zorgde voor verminderde vatbaarheid voor vibraties. Dit leidde in 1941 tot het deponeren van US patent 2,396,724, waar de Bourdon buis nog gevuld is met kwik. De patenten lopen wat achter bij de werkelijke technische ontwikkelingen want in 1939 wordt de respons nog meer verbeterd door het aanbrengen van een capilair gevuld met xyleen (vergelijk de capilair met het reservoir van een thermometer).

Tot dan wordt een BT gebruikt vanaf een stilliggend schip d.m.v. een vertikale ‘cast’. Een doorbraak in de toepasbaarheid komt als William M. Ewing (1906-1974) en Allyn C. Vine (1914-1996) een gesleept model ontwikkelen en in 1944 wordt US patent 2,515,034 gedeponeerd door Ewing en Vine voor de USA Secretary of the Navy. De capilaire buis van 40-60 ft en gevuld met xyleen zit gewonden om de staart van het apparaat dat gesleept bruikbaar is tot 20 knopen. Dit is uiteindelijk de versie van de BT zoals de meesten van ons die kennen.

De opkomst en neergang van de BT (of MBT, mechanical bathythermograph) wordt fraai weergegeven in de World Ocean Database. Vanaf begin jaren 1940 neemt het gebruik snel toe tot >100,000 profielen in 1966; dan neemt het aantal profielen per jaar strek af, en in 1990 is het gebruik van de (M)BT nagenoeg gestopt. Reden is het opkomen van de ‘Expendable BT’, of XBT, ontwikkeld begin 1960s door The Sippican Corporation. De XBT is een torpedovormig apparaatje voorzien van een thermistor; het is met het schip verbonden door een dunne koperdraad. Aan boord bevindt zich het electronisch registratieapparaat. Bij gebruik wordt de XBT in het water gelanceerd met behulp van een houder; als de koperdraad is afgewikkeld is de meting gedaan en gaat de XBT verloren. De diepte wordt niet gemeten maar berekend(!) uit een valsnelheidvergelijking, opgegeven door de producent.

Andere ontwikkelingen zijn de ‘submarine-launched XBT’ (SSXBT) en de ‘airborne’ (AXBT) versies. Nog weer later volgen de ‘expendable CTD’ (XCTD) en de ‘profiling float’ (PFL, zie bijvoorbeeld het Argo project). Een vooralsnog laatste ontwikkeling lijkt de gesleepte ‘Underway CTD’ (UCTD).

Referenties:
  • Boyer, T.P., J.I. Antonov, O.K. Baranova, H.E. Garcia, D.R. Johnson, R.A. Locarnini, A.V. Mishonov, T.D. O‘Brien, D. Seidov, I.V. Smolyar and M.M. Zweng, 2009. World Ocean Database 2009. In: NOAA Atlas NESDIS 66. S. Levitus, Ed. U.S. Gov. Printing Office, Wash., D.C., 216 pp., DVDs
  • LaFond, E.C. and B.K. Couper, 1972. The Bathythermo-graph. Proc. Roy. Soc. Edinburgh (B), 72: 433-448
  • Rudnick, D.L. and J. Klinke, 2007. J. Atmos. Oceanic Technol., 24: 1910-1923
  • Ryan, P.R., 1987/1988. Athelstan Spilhaus: Renaissance man. Oceanus, 30(4): 99-104
  • Spilhaus, A., 1938. A bathythermograph. J. Marine Res. 1: 95-100
  • Spilhaus, A.F., 1987. On reaching 50: An early history of the bathythermograph. Sea Technol: 28: 19-28.
Kees Kramer
Comments