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Messgerät zur Bestimmung der Belichtung und Besonnung
Die Erfindung bezweckt, ein Messgerät zu schaffen, mit dem das Ausmass der Belichtung oder das Ausmass der Besonnung eines Punktes einer ebenen Fläche festgestellt werden kann.
Es sind schon Instrumente zur Messung der
Belichtung bekanntgeworden, bei welchen zur
Messung eine Unterteilung der lichtspendenden
Fläche durch ein Liniennetz erfolgt, dessen Felder von ungleicher Grösse gleicher Belichtungsstärke entsprechen. Bei diesen Instrumenten war aber das Liniennetz auf einem Konvexspiegel ver- zeichnet. Solche Konvexspiegel sind zerbrech- lich, teuer und nicht bequem zu handhaben.
Bekannte Instrumente zur Messung der Be- sonnung arbeiten mit künstlichen Lichtquellen und Modellen der zu untersuchenden Bauwerke, sind also umständlich.
Die Erfindung beruht 1. auf der Erkenntnis, dass zur Feststellung des Ausmasses der Belichtung eine Messzahl (unbenannte Zahl, echter Bruch) geeignet ist, die angibt, welcher Bruchteil jenes Firmamentabschnittes, der lichtspendend auf die Fläche wirken könnte, tatsächlich infolge der
Schirmwirkung hinderlicher Objekte lichtspendend wirken kann und 2. auf der Erkenntnis, dass zur Feststellung des Ausmasses der Besonnung eine Messzahl geeignet ist, welche entweder die Zeitdauer (in Stunden) angibt, während welcher (ohne Rücksicht auf Bewölkung oder Trübung durch Dunst und Staub) die Sonne die Fläche bestrahlen kann, oder welche (unter Berücksichtigung der verschieden grossen Wärmestrahlung, mit der die Sonne bei wechselndem Sonnenstand auf die Fläche wirkt) die auf die Fläche einwirkende Wärmemenge in kcal angibt.
Das Messgerät ist gekennzeichnet durch eine durchsichtige Platte, auf der Messeinheiten ausgezeichnet sind, die zur Messung der Belichtung, Flächeneinheiten, zur Messung der Besonnung Zeiteinheiten oder Wärmeeinheiten bedeuten, derart, dass von einem ausserhalb des Gerätes liegenden, durch Gebrauchsvorschrift oder eine Visiervorrichtung festgelegten Punkt in jedem einzelnen Anwendungsfall die Messzahlen der Belichtung oder der Besonnung abgelesen werden können. a) Messung der Belichtung :
Hat das Flächenstück, dessen Belichtung gemessen werden soll-wie zunächst angenommen sei-vertikale (lotrechte) Lage, dann kann auf einen Punkt desselben das ganze Firmament wirken, das zwischen der durch das Flächenstück gegebenen lotrechten Ebene und der durch den Punkt ge- legenen horizontalen Ebene (dem Horizont) liegt, d. i. also die Hälfte des gesamten, als Halbkugel gedachten Firmaments.
Da die Intensität der
Belichtung der betrachteten lotrechten Fläche um so geringer ist, je grösser der von den ein- fallenden Lichtstrahlen und dem Einfallslot ge- bildete Winkel ist, erscheint es für die Praxis erlaubt, nicht das ganze für eine Einwirkung in
Betracht kommende Firmament als lichtspendend anzunehmen, sondern nur jenen Teil, von dem die Lichtstrahlen das Flächenstück unter einem
Einfallswinkel erreichen, der-gemessen zum Einfallslot-einen bestimmten Höchstwert, z. B. 70 , nicht übersteigt.
Je nach dem Grad der gewünschten Genauigkeit kann der Wert dieses Winkels grösser oder kleiner gewählt werden, wodurch der als lichtspendend angenommene Teil des Firmaments grösser oder kleiner wird. Dieser Teil entspricht einem kreisförmig begrenzten Kugelsektor mit dem zu untersuchenden Punkt als Kugelmittelpunkt, dessen äusserste Kugelhalbmesser mit der Achse einen Winkel von beispielsweise 70'einschliessen und dessen Achse senkrecht auf dem Flächenstück steht, dessen Belichtung ermittelt werden soll.
Man wählt nun als Bildfläche für den praktisch in Betracht kommenden Teil des Firmaments jenen Halbkreis, der als Schnittfigur zwischen der den vorbeschriebenen Kugelsektor begrenzenden Kegelfläche,
der durch ihren Scheitel gelegten Horizontalebene H und einer im Abstand von beispielsweise 20 cm parallel zum Flächenstück gelegten Ebene B entsteht. Auf die Fläche dieses Halbkreises oder des ihm umschriebenen Rechteckes, die man als durchsichtige Platte herstellt, werden nun aus dem zu untersuchenden Punkt als Mittelpunkt die Zentralprojektionen (Mittenbilder) der Flächeneinheiten des Firmaments eingezeichnet, die gleich stark belichtend auf den zu untersuchenden Punkt P der lotrechten Fläche F einwirken (Fig. 1).
Wie die Fig. 2 einer solchen Platte zeigt, haben die Flächeneinheiten (Rechtecke, Trapeze oder Kreissektoren), welche
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gleich stark belichtend wirken ;, je nach ihrer Lage zu dem zu untersuchenden Punkt verschiedene
Grösse, weil die von ihnen auf den Punkt einfallenden Lichtstrahlen verschiedene Winkel mit der lotrechten Ebene einschliessen.
Nimmt man an, man hätte auf dieser rechteckigen Platte das Bild des für die Belichtung in
Betracht gezogenen Firrnamentsteiles in 50 Felder (Rechtecke, Trapeze usw. ) geteilt, stelle sie im Abstande von 20 cm parallel vor der lotrechten Fläche auf und blicke von dem zu untersuchenden Punkt (z. B. mittels einer Visiervorrichtung) durch die Platte gegen das Firmament, dann wird man das in Fig. 3 dargestellte Bild erblicken, in dem die schraffierten Flächen die Hindernisse für die Belichtung darstellen. Nun zählt man die Zahl der Trapeze (Masseinheiten) ab, durch die das Licht ungehindert einfallen kann, und fände z. B. 10 solcher Trapeze. Das hiesse, die Belichtung dieser lotrechten Fläche beträgt "/go oder 20% der ohne Hindernisse maximal möglichen Belichtung, bezogen auf die Flächeneinheit.
Soll die Genauigkeit gesteigert und die Messung auf die unter einem Einfallwinkel von nahe 90 zum Einfallslot einfallenden Lichtstrahlen ausgedehnt werden, dann müsste sich die durchsichtige Platte nach oben rechts und links seitlich unendlich weit erstrecken. In solchem Fall wird daher bei der praktischen Ausführung des Gerätes die durchsichtige Platte oben, rechts und links von einem meist rechteckigen Mittelteil rechtwinkelig abgeknickt. Die abgeknickten Teile der durchsichtigen Platte erhalten, wie vorbeschrieben, die aus dem zu untersuchenden Punkt projizierte Zentralprojektion (Mittenbild) der Firmamentsteile gleicher Belichtungswirkung.
Die gleiche Flächenhelligkeit der Teilflächen der Himmelskugel ist vorhanden, wenn die senkrechten Projektionen dieser Netzfelder auf die Horizontalebene flächengleich sind.
Die Messung umfasst höchstens eine Viertelkugel des Himmelsgewölbes ; soll die Wirksamkeit eines grösseren Teiles der HimmelsBäche gemessen werden, ist der Messvorgang zu unterteilen.
Ist die Fläche, deren Belichtung gemessen werden soll, nicht lotrecht, dann ändert dies an dem Messvorgang nichts, wenn nur die vorbeschriebene durchsichtige Platte in eine zu dieser Fläche parallelen Lage gebracht wird. Ist die Fläche waagrecht, dann wird die Handhabung beim Durchblick durch die waagrechte Platte nicht bequem. Dann wird zweckmässig die Visiervorrichtung durch einen Spiegel ersetzt, oder es wird die durchsichtige Platte nicht waagrecht, sondern lotrecht angewendet ; jedoch muss dann die Felderteilung der Platte so beschaffen sein, dass sie die Belichtung der waagrechten Fläche ausdrückt. b) Messung der Besonnung : Für die Besonnung eines Punktes einer lotrechten ebenen Fläche kommt wieder der ganze Firmamentsabschnitt in Betracht, der zwischen der lotrechten Fläche und dem Horizont liegt. Wieder ist im Abstand von z.
B. 20 cm von dem zu messenden Punkt parallel zur lotrechten Ebene eine durch- sichtige Platte angeordnet, die, wenn grössere
Genauigkeit und Messung von Lichtstrahlen grossen Einfallswinkels erforderlich wird, rechts und links seitlich und gegebenenfalls auch oben abgeknickt sein kann. Auf der durchsichtigen
Platte sind, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die Zentral- projektionen der Sonnenbahnen, für bestimmte, kennzeichnende Jahres-oder Monatstage, pro- jiziert aus dem zu untersuchenden Punkt, dargestellt. Auf ihnen ist eine Einteilung ersichtlich gemacht, deren Einheiten entweder in Stunden oder in Wärmeeinheiten ausgedrückt sind.
Stellt man nun die durchsichtige Platte mit ihrem Mittelteil parallel zur lotrechten Ebene, z. B. im Abstand von 20 cm auf und blickt von dem Visierpunkt gegen die Sonnenbahn, dann kann man an den durch Hindernisse nicht abgedeckten Teilen der Sonnenbahn-wie Fig. 5 zeigt-das Ausmass der Besonnung in Stunden oder in Wärmeeinheiten ablesen.
Diese Platten müssen für bestimmte geographische Breiten und für verschiedene Himmelsrichtungen der lotrechten Fläche (16 verschiedene Himmelsrichtungen genügen) angefertigt werden.
Fig. 6 und 7 zeigen das Messgerät, eingebaut in einen Rahmen mit Visiervorrichtung, wobei 1 die durchsichtige Platte und 2 die Visiervorrichtung bezeichnet.
Ist die Fläche, deren Belichtung untersucht werden soll, nicht lotrecht, sondern hat sie eine beliebige andere Lage, dann ist auf der durchsichtigen Platte die dem Belichtungs-bzw. Besonnungsvorgang entsprechende Einteilung (für Belichtung in Flächenteilen, für Besonnung in Längenteilen) den für die jeweilige Flächenlage entsprechenden Werten anzupassen.
Ersetzt man in Fig. 7 die Visiervorrichtung durch einen Photoapparat, dann erscheint auf der Mattscheibe bzw. auf der Bildfläche das Bild des Himmelsausschnittes samt der vorerwähnten Massteilung und ermöglicht somit eine Auswertung, unabhängig von Zeit und Ort. Dabei kann die Massteilung an beliebiger geeigneter Stelle in die Optik des Photoapparates eingebaut werden, wenn nur ihre massstäbliche Grösse in richtigem Verhältnis zur Bildgrösse steht.
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