DE3725087A1 - Staudruckwindsensor fuer geschwindigkeit und richtung - Google Patents

Staudruckwindsensor fuer geschwindigkeit und richtung

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DE3725087A1
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Helmut Dr Tiefenau
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ALBIN SPRENGER KG GmbH AND Co
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/025—Indicating direction only, e.g. by weather vane indicating air data, i.e. flight variables of an aircraft, e.g. angle of attack, side slip, shear, yaw
    • G—PHYSICS
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    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
    • G01P5/16—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid using Pitot tubes, e.g. Machmeter
    • G01P5/165—Arrangements or constructions of Pitot tubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft einen Staudruckwindsensor nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.
Die Nutzung des Staudrucks zur Erfassung von Windrichtung und Ge­ schwindigkeit ermöglichen den Verzicht auf mechanisch bewegte Teile. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit und Lebensdauer sehr hoch. Die Stabilität des mechanischen Aufbaus erlaubt Messungen bis nahe der Schallgeschwindigkeit.
Staudrucksensoren zur Windmessung sind seit den 30er-Jahren be­ kannt. Mit ihnen wird eindimensional der Staudruck an der Spitze eine Windfahne gemessen, die sich immer in Windrichtung drehen muß, um korrekt zu messen. (Handbuch der meteorologischen Instru­ mente, E. Kleinschmidt, Seite 369-381, Springer, Berlin, 1935). Bei diesem Meßverfahren muß das Lager der Windfahne leichtgängig und gleichzeitig luftdicht sein, um den Staudruck bis zum zuge­ hörigen Anzeigegerät zu bringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Nutzung des be­ kannten Staudruckeffekts und Verzicht auf mechanisch bewegte Teile ein Meßgerät für Windrichtung und Windgeschwindigkeit zu haben, das sehr hohe Lebensdauer aufweist und wartungsfrei ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Verbindung der Staurohröffnungen am Sensorkopf über Druck­ leitungen ermöglicht beliebige räumliche Anordnung von Sensor­ kopf und Meßteil. Der Staudruck hängt außer von der Windge­ schwindigkeit auch von der Luftdichte (Luftdruck) ab. Zur Korrek­ tion der Luftdichteabhängigkeit wird zusätzlich der reale Luft­ druck mit einem Absolutdrucksensor erfaßt.
Bei Verwendung eines kugelförmigen Sensorkopfes läßt sich durch weitere Staurohrbohrungen, die über die gesamte Oberfläche ver­ teilt sind, außer den horizontalen Windkomponenten auch die ver­ tikale Windkomponente erfassen.
Werden die erforderlichen Drucksensoren und die zugehörige Elek­ tronik oberhalb der Staurohrbohrungen im Sensorkopf angeordnet, so läßt sich der Staudruckwindsensor tauchfähig bauen. Hierzu muß der Raum mit den Sensoren und der Elektronik oberhalb der Staurohrbohrungen luftdicht gestaltet werden.
Durch Einfügen von Zwei-/Dreiwegeventilen in die Druckleitungen zwischen den Staurohrbohrungen und den Drucksensoren kann eine Selbstcalibrierung des Staudruckwindsensors erreicht werden. Hierzu werden alle Drucksensoren periodisch mit dem gleichen wahren Luftdruck beaufschlagt. Driften der Drucksensoren durch Alterung und Temperatureinfluß lassen sich so weitgehend elimi­ nieren.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt die Abbildung 1.
Der kugelförmige Sensorkopf (1) enthält die Staurohröffnungen (2) (5 Öffnungen sichtbar). Die Staurohröffnungen (2) sind über Druckleitungen (3) mit den Drucksensoren (5) verbunden. In die Druckleitungen sind Ventile (4) integriert, die es ermöglichen, die Drucksensoren (5) wahlweise mit dem Druck der Staurohröffnungen oder mit dem "wahren" Luftdruck zu beaufschlagen. Die Elektronik (6) für Meßwerterfassung und -verarbeitung ist mit den Ventilen (4) und den Drucksensoren (5) luftdicht nach außen im Gehäuse (7) untergebracht. Das Gehäuse (7) ist mit dem hohlen Tragrohr (8) ebenfalls luftdicht nach außen verbunden.

Claims (6)

1. Staudruck-Windsensor für Richtung und Geschwindigkeit ohne mechanisch bewegte Teile, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem zylinder- oder kugel­ förmigen Sensorkopf Staurohrbohrungen längs eines Großkreises in solchen Winkelabständen angebracht sind, daß sich aus den Druckdifferenzen des Staudrucks in den der Windrichtung be­ nachbarten Staurohrbohrungen zum ungestörten Umgebungsdruck Windrichtung und Windgeschwindigkeit berechnen lassen.
2. Windsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däß die Staurohre zur Druckmessung zu Drucksensoren verbunden sind, die die Messung des Drucks in allen Staudruckrohren ermöglichen.
3. Windsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Absolutdrucksensor der absolutdruckabhängige gemessene Staudruck in die wahre Wind­ geschwindigkeit und Windrichtung umgerechnet werden kann.
4. Windsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch weitere Staurohrbohrungen auf dem hier zwangsweise kugelförmigen Sensorkopf mit ange­ schlossenen Drucksensoren auch vertikale Windkomponenten er­ faßt werden können.
5. Windsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren an den Stau­ rohren so oberhalb der Staurohrbohrungen angeordnet sind, daß kein Wasser in die Drucksensoren eindringen kann, wenn der gesamte Windsensor - z. B. bei Montage auf einem tauchfähigen Fahrzeug - unter Wasser getaucht wird.
6. Windsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zuleitungen von den Stau­ rohren zu den Drucksensoren Ventile integriert sind, die es ermöglichen, die Verbindung zu den Staurohren zu unterbrechen und während dieser Zeit alle Drucksensoren mit dem gleichen (wahren) Luftdruck zu beaufschlagen, um Driften der Druck­ sensoren zu erfassen und bei der Ermittlung der wahren Wind­ geschwindigkeit zu berücksichtigen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007042803A1 (en) * 2005-10-13 2007-04-19 James Alexander Shields Method and apparatus for determining the speed and direction of movement of a fluid relative to a body
CN103398733A (zh) * 2013-08-16 2013-11-20 中煤科工集团重庆研究院 风速、风向检测装置的防堵引压探头

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