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Windgeschwindigkeitsmesser. Bei Windgeschwindigkeitsmessern kommt
es vielfach darauf an , daß .man auch rasch aufeinanderfolgende Schwankungen des
Windes, wie sie -bei böigem Wetter auftreten, durch das Instrument beobachten kann
und in der Lage ist, die Windgeschwindigkeiten an festbestimmten Punkten, beispielsweise
um Hochbauten - wie Schornsteine, Brücken u.,dgl. - herum, zu bestimmen und den
möglichen Winddrucken bei der statischen Berechnung Rechnung zu tragen. Auch für
die statische Durchbildung von Flugzeugen ist es erwünscht, die Druckverteilung
um die Tragflächen der Flugzeuge herum möglichst genau zu kennen.
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Vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Windgeschwindigkeitsmessers,
welcher den genannten Zwecken zu dienen vermag und auch als transportabler Handapparat
zu gebrauchen ist. Das ist bei dem neuen Instrument dadurch erreicht, @daß in einem
von dem zu messenden Winde durchströmten Kanal eine quer zu demselben gestellte,
einseitig eingespannte federnde Zunge vorgesehen wird, deren in den Kanal hineinragendes
freies Ende unter dem Einfluß des durch den Kanal hindurchströmenden Windes je nach
der Stärke des letzteren eine mehr oder minder starke Ablenkung aus ihrer Ruhelage
erfährt.
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Für die Erreichung des Erfindungszweckes der sicheren Messung rasch
aufeinanderfolgender Windstöße, wie sie bei Böen auftreten, ist es unerläßlich,
daß das unter dem Einfluß ,der Windströmung sich einstellende ablenkbare Organ von
solcher Art ist, daß es selbst keine nennenswerte Trägheit besitzt. Ein Kriterium
dafür ist, daß dieses Organ eine große Eigenfrequenz besitzt, der gegenüber. die
Frequenz der Windstöße praktisch ververschwindet. In dieser Beziehung ist das vorliegende
Instrument grundsätzlich verschieden von vorbekannten Instrumenten, bei welchen
gelenkig aufgehängte, unter dem Einfluß der Schwerkraft oder demjenigen von auf
sie wirkenden Federn stehenden Platten vorgesehen sind, welche der Windströmung
dargeboten werden, und welche infolge der großen ihnen anhaftenden Trägheit nur
Mittelwerte anzuzeigen vermögen, nicht aber Momentanwerte für rasch aufeinanderfolgende
Windstöße.
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Die einseitige Einspannung der federnden Zunge ergibt bei richtiger
Dimensionierung derselben eine außerordentlich großeEmpfindlichkeit, sowohl was
das Maß der Ablenkung anbetrifft, als auch im Hinblick auf die Schnelligkeit, mit
welcher die Zunge den wechselnden Druckstößen folgt. Zugleich ist solche Anordnung
praktisch vollkommen unempfindlich gegen mechanische Erschütterungen und gegen Neigungen,
wie dies bei der Anordnung in einem Handapparat gefordert werden muß. Das neue Meßprinzip
der »elastischen Lamelle« dürfte also in vielen Fällen auch mit Vorteil zu verwenden
sein als Ersatz für die diffizilen Flüssigkeitsmanometer, wie sie in Verbindung
mit Stauprüfern zu Druck- und Geschwindigkeitsmessungen benutzt werden. Auch sonst
ist -die Erfindung überall verwendbar, wo es sich um die Messung der Strömungsgeschwindigkeit
von Gasen oder Dämpfen handelt oder um die Messung von Größen, die von der Strömungsgeschwindigkeit
von Gasen oder Dämpfen abhängen. Alle derartigen Meßinstrumente sollen im Sinne
der anliegenden Erfindung als Windgeschwindigkeitsmesser bezeichnet werden.
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Das Prinzip der Winddruckmessung durch Durchbiegung einer einseitig
eingespannten federnden Zunge in einem Windkanal ist auch so durchführbar, @daß
man nicht wechselnde Durchbiegun:gen .der Zunge beobachtet, sondern daß man durch
Regelung -des Winddurchzuges durch einen Zweigkanal stets die
selbe
Ablenkung der Zunge festhält und so dieAnordnung gewissermaßen als Nullinstrument
benutzt. Man kann in dieser Weise den Meßbereich wesentlich erweitern, ohne
je-
weils neue Zungen einsetzen zu müssen, und kann die Empfindlichkeit zugleich
erheblich steigern, .da man stets einen großen Ablen,-kungswinikel zur Verfügung
hat.
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Ein Instrument der vorbeschriebenen Art ist auf der Zeichnung in verschiedenen
seiner Teile schematisch veranschaulicht.
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Die vom Winde durchströmte Röhre ist auf der Zeichnung .mit i bezeichnet.
Dieselbe besitzt nach der Darstellung @dic Form einer Lyra, deren beide Enden ein
Staugerät bekannter Art, z. B. eine sogenannte Prantlsche Staudruckdüse, tragen,
wobei der Wind durch den einen Rohrabschnitt einströmt und durch eine Öffnung im
anderen Rohrabschnitt ausströmt. Durch :das. Vorbeiströmen der Außenluft an der
Düse entsteht dabei zugleich eine Saugwirkung auf den die Ausströmungsöffnung tragenden
Lyrazweig. In den Basisabschnitt des lyrafönmigen Windrohres i ragt eine federnde
Zunge 2 hinein, welche an ihrem einen Ende fest eingespannt ist und mit ihrem anderen
in dasRohr hineinragenden Ende den Luftströmungen im Rohre frei zu folgen vermag.
Diese federnde Zunge bildet man. zweckmäßig sehr leicht aus, so daß .ihre Massenträgheit
möglichst gering wird, und gibt ihr möglichst geringe Eigenschwin;gungsdauer, @d.
h. große Eigenfrequenz, damit sie sich den Windstößen störungsfrei anzupassen vermag.
Als geeignetes Material hat sich für viele Zwecke Glimmer erwiesen. Mit 3 ist ein
Drosselventil in dem ,der Saugwirkung unterliegenden Lyraast bezeichnet, welches
den Durchgang @dureh -das Windrohr mehr oder weniger zu` drosseln gestattet. 4 bezeichnet
eine Teilung, an welcher das Maß: der Drosselung durch das Ventil 3 abgelesen werden
kann. 5 bezeichnet das Gehäuse eines Mikroskopei, durch welches die Abilenkun,g
der federnden Zunge 2 beobachtet werden kann. Das Maß der Ablenkung? ist an einer
Mikrometerplatte 6 ablesbar. 7 bezeichnet eine Glühlampe, durch welche durch ein
Fenster 8 Licht in das. Windrohr i geworfen, werden kann, um die Zunge 2 zu beleuchten,
so daß' ihre jeweilige Einstellung durch das Mikroskop abgelesen werden kann.
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Bei der Benutzung; wird das lyraförmige Windrohr i mit seinem einen
Rohrzweig,dem Winde so entgegengehalten, daß die Stauplatte zwischen den beiden.
Rohrenden annähernd rechtwinklig zur Windrichtung steht, so -daß der Wind von ihr
in die Eintrittsöffnung des Rohres zurückgeworfen wird und in das, Innere des Rohres
i eintritt, wo er eine Ablenkung der federnden Zunge 2 aus der Ruhelage herbeiführt.
Das Maß dieser Ablenkung wird auf der Mikrometerplatte 6 durch das Mikroskop abgelesen.
Das Maß der Ablenkung der federnden Zunge ist ein Kriterium für die Stärke dies.
Windes. Die Ablenkung .der federnden Zunge hängt von der Einstellung d'es Drosselventils
3 ab. Man kann -die Mikrometerplatte 6 empirisch so eichen, daß bei einer bestimmten
Einstellung des Drosselventils 13 einer bestimmten Ablenkung der Federzunge 2 bzw.
einer bestimmten Ablesung an der Mikrometerplatte 6 eine ganz bestimmte Windstärke
entspricht.
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Man kann aber auch :die Beobachtung .so führen, daß mit konstanter
Ablenkung der Federzunge 2 ,gearbeitet wird. In- diesem. Falle ist bei der jedesmaligen
Beobachtung das Drosselventil 3 -so lange zu verstellen, bis die verlangte normale
Ablenkung der Federzunge erreicht ist. Die jeweilige Einstellung des Drosselventils,
welche an ider Teilung 4 abgelesen wird, gibt dann bei empirischer Eichung der Teilung
4 unmittelbar die in Betracht kommende Windgeschwindigkeit.
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Man kann auch bei Beobachtung eines wechselnden Ausschlages der Federzunge
2 mit wechselnder Einstellung des Drosselventils 3 arbeiten. Das kommt besonders
bei stark schwankenden Windgeschwindigkeiten in: Frage. In diesem Falle entsprechen
bei verschiedener Einstellung -des. Drosselventils gleiche Ausschläge der federnden
Zunge. verschiedenen Windgeschwindigkeiten, wobei der jeweilig in Betracht kommende
Skalenwert der Mikrometerteilung 6 ebenfalls im voraus empirisch zu bestimmen ist.