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Verfahren zur Registrierung von Windstärke und Windrichtung
Die bisher
bekannten Vorrichtungen zur Aufzeichnung von Windstärke und Windrichtung schreiben
die gemessenen Werte in Kurven-, Strich- und Treppenform auf. Um Zahlenwerte für
Zwecke der Auswertung zu bekommen, ist es erforderlich, daß die aufgezeichneten
Diagramme unter Berücksichtigung des Darstellungsmaßstabes in Meter pro Sekunde
übersetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrierung
von Windstärke und Windrichtung.
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Dieses Verfahren ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß
jedesmal nach derjenigen Zeit, die bis zur Erreichung eines bestimmten Festwertes
des Windweges abläuft, wobei der Windweg durch eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen
des Windrades gegeben ist, der dem gewählten Festwert entsprechende Zahlwert des
Quotienten aus Windweg durch Zeiteinheit (etwa Stunde) oder fortlaufend das 2-,
3-, 4-...-fache dieses Zahlwertes durch Weiterschalten von auf einer der gerade
herrschenden Windrichtung zugeordneten Zahnstange 0 3 angebrachten, zum Abdruck
zu bringenden Zahlen O I des Quotienten oder seiner ganzzahligen Vielfachen durch
Kontaktgabe in einem elektrischen Stromkreis durch einen Elektromagnet weitergeschaltet
und dadurch die Registrierung vorbereitet wird und daß das gleiche auch auf einer
unabhängig von der Windrichtung weiterschaltenden Zahnstange z 3 bewirkt wird und
daß nach Ablauf der zur Quotientenbildung verwendeten Zeiteinheit durch Schließen
eines weiteren Stromkreises die in dieser Zeit erreichte Einstellung der Zahlwerte
des Quotienten einmal in einer jeder Windrichtung entsprechenden
und
diese kennzeichnenden Position und einmal unabhängig von der Windrichtung gleichzeitig
zum Ausdruck gebracht wird.
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Gemäß der weiteren Erfindung kommt die Registrierung von Windstärke
und Windrichtung dadurch zustande, daß ein durch das Windrad nach Ablauf einer bestimmten
Anzahl von Umdrehungen des Windrades zu schließender elektrischer Kontakt im Gebergerät
vorgesehen ist, der einen Stromkreis mit einem Magnet zum Weiterschalten der Zahnstangen
schließt, welcher zugleich in Abhängigkeit von der Stellung der Windfahne im Gebergerät
weitere Kontakte in diesem Stromkreis schließt, welche bewirken, daß die der gerade
herrschenden Windrichtung entsprechende Zahnstange mit Quotientenzahlwerten nebst
der unabhängig von der Windrichtung betätigten Zahnstange weitergeschaltet wird
und nach der zur Quotientenbildung dienenden Zeiteinheit (etwa Stunde) die Registrierung
der erreichten Quotientenzahlwerte auf einem Registrierpapier durch Typen erfolgt.
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Diese Druckregistrierung kommt wie nachstehend beschrieben zustande.
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Nach je x m Windweg (diese Zahl wird je nach den Verhältnissen festgelegt;
in der Musterausführung sind es 500 m) des Windrades 48'wird im Gebergerät der elektrische
Kontakt K1 kurzzeitig geschlossen.
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Hierdurch wird im Empfängergerät der Elektromagnet 33 erregt und von
der Verlängerung des Ankers 32 eine Umdrehung (= 360 2; °) der Nockenwalze 3I freigegeben,
die zwei elektrische Kontakte K2 und K2 nacheinander schließt und wieder öffnet.
Der erste Stromkreis wird über Kontakt K2 mittels des Elektromagnets 21 über die
mit der Windfahne 49 gekuppelte Lochscheibe 22 betätigt. Der auf der Ankerverlängerung
23 des Elektromagnets 21 befindliche Stahlkegel 24 wird in eine Bohrung der Lochscheibe
22 gedrückt. Zweierlei wird hiermit erreicht: I. Die Windfahne 49 wird entsprechend
den versenkten Löchern (s. Schnitt durch 22) in der Einstellung etwas korrigiert;
2. Die Windfahne 49 wird hiernach kurz arretiert.
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Die Korrektur der Windfahne ist deshalb nötig, um beim Stand der
Kollektorbürste 50 zwischen zwei Kollektorlamellen 51 eine Unterbrechung und damit
ein Ausbleiben der Registrierung im Empfängergerät unmöglich zu machen. Pendelbewegungen
der Windfahne 49 während der Kurzzeit der Kontaktgabe K3 können nacheinander zwei
verschiedene Kollektorlamellen 51 in den Stromkreis legen und Doppelregistrierung
im Empfängergerät einleiten. Die erwähnte Momentarretierung läßt jedoch dies nicht
zu.
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Die für die Registrierung der Windgeschwindigkeit verwendeten Bezugszeichen
tragen den Index £, die für die Windrichtung benutzten den Index 0. Durch den elektrischen
Kontakt K2 wird ferner der Anker £ I9 des Elektromagnets 20 kurz angezogen und wieder
freigelassen. Durch die Stoßklinke £ 7 wird hierbei das Sperrad z I3 um einen Zahn
weitergedreht. Das Rad Z 4 gibt über das Rad 12 die Drehbewegung an das Ritzel II
weiter, das in die Zahnstange £3 eingreift. An dieser Zahnstange sind über entsprechende
Bauelemente Buchdruckerlettern £ 1 in einer Tabellenanordnung (o,oo; o,I4; o,28;
0,42...22,6) montiert.
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Tabellenbasis: Nach 500 m Windweg wird der elektrische Kontakt K1
betätigt. Ist in I Stunde nur eine Kontaktgabe, so entspricht dies 500 ~ 3600 -
0,I4 m/Sek. und bei x Kontakten in I Stunde 500 x 3600 0,14 z m/Sek.
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Bei einer Kontaktgabe nach 360 m Windweg wäre die Tabellenanordnung
(o,oo; 0,10 0,20 usw.).
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Diese Zahnstangenanordnung (im folgenden Zahnstangen genannt) wird
durch eine Doppel-T-Schiene £ 2 geführt. Bei jedem Ankeranzug £ 19 wird die Zahnstange
um eine Zahlzeile gehoben. Um ein Schleudern der Zahnstange (Verstellen der Zahnstange
bei einem Ankeranzug um mehr als eine Zahlzeile) zu vermeiden, ist als Verbindung
zwischen Anker 219 und Stoßklinke 27 die Druckfeder 28 eingebaut. Ein an der mit
Schlitzlpch 210 versehenen Stoßklinke 27 befestigter Stift 29 gibt die Bewegungsenergie
des Ankerns 2 19 über die Druckfeder 28 an die Stoßklinke 27 weiter. Die Halteklinke
214 mit Zugfeder£5, desgleichen die Querachsen I5 und I6 sind über entsprechende
Bauteile mit der Hauptachse 18 verbunden.
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Die Querachsen 15 und I6 sowie die Hauptachse r8 sind für die £-(m/Sek.)-Zahnstange
und für die acht Windrichtungszahnstangen 0 gemeinsam. Die Zahnstange 2 spricht
bei jedem Schließen von Kontakt K2 an, also in diesem Falle nach jeweils 500 m Windweg.
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Nach Ablauf 1 Stunde ist eine Einstellung erreicht, die ein Maß für
die mittlere Stundengeschwindigkeit des Windes ist.
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In der im Wetterdienst üblichen Statistik sind acht Windrichtungen
(N, NO, O, SO, S, SW, W, NW) vorgesehen. Deshalb werden auch hier acht Zahnstangen
0 (diese sind mechanisch und elektrisch genau wie die Zahnstange 2 für die Windgeschwindigkeit
ausgerüstet) für die Windrichtungen verwendet. In dem Gesamtanordnungsschema sind
die Organe der Zahnstange 0 3 (Ost) ausführlich gezeichnet; die übrigen. sieben
Zahnstangen 0 sind durch die Magnetsymbole 38, 39, 4I, 42, 43, 44 und 45 schaltungsmäßig
angedeutet.
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Kurze Zeit nach Schließen des Kontaktes K2 schließt der Kontakt K3
den Stromkreis über die für die momentane Windrichtung in Frage kommende Kollektorlamelle
51 (Ost). Die Zahnstange O (Ost) wird durch den Elektromagnet 40 in ähnlicher Weise
wie die Zahnstange 2 betätigt, also bei jedem Schließen von Kontakt K2 um eine Zahlzeile
gehoben.
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Nach dem zweiten 5oo-m-Windweg wird die Zahnstange 23 auf o,28 gehoben;
inzwischen hat sich die Windfahne 49 beispielsweise auf Süd gedreht, mithin wird
durch den Kontakt K3 der Elektromagnet 42 erregt und bewirkt, daß die Zahnstange
S (Süd) um eine Zahlzeile gehoben wird.
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Jedes kurzzeitige Schließen von Kontakt K1 (nach je 500 m Windweg)
bewirkt, daß die Zahnstange 23, ferner die jeweils durch die Windfahne 49 bestimmte
Zahnstange N oder NO, O, SO, S, SW, W, NW um eine Zahlzeile gehoben werden.
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Da durch Betätigen von Kontakte, immer die Zahnstange 23 3 und eine
der acht Windrichtungszahnstangen ansprechen, besagt das Diagramm, auf welche Windrichtungen
sich die mittlere Windgeschwindigkeit verteilt hat. Die aufgedruckten Zahlen der
Windrichtungszahnstangen (Windverteilung) geben die Möglichkeit zur Errechnung des
prozentualen Anteils an der mittleren Windgeschwindigkeit.
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Beispiel: Betriebsdiagramm v. I. 5. 5I (Anl. 4) Aufdruck der Stunde
II bis 12 2 N NO O SO S SW W NW 2,78 I,53 0,97 o,28 0,00 Hieraus folgt: Die mittlere
Windgeschwindigkeit war 2,78 m/Sek., die Windverteilung 55 01o S0, 35 O/o S, 10
°/o SW.
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Um das Diagramm übersichtlich zu erhalten, sind die Lettern o,oo
bei den Zahnstangen N, NO, O, SO, S, SW, W nicht vorhanden. Bei Windstille zeigt
das erste Feld o,oo, die Felder 2 bis 8 sind ohne Aufdruck und das neunte Feld o,oo.
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Bei Stundenende wird durch den Hebel 37, der von einer Uhr gesteuert
wird, die Arretierung der Schaltwalze 36 für eine Umdrehung (- 360 - °) aufgehoben.
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Hierdurch öffnet Kontakt K4 und schließt Kontakt K5, ferner schließen
programmäßig die Kontakte KD, KF, KR und Kp. Zum Abdruck der durch das Schalenkreuz
48 und die Windfahne 49 eingestellten Windtabelle dient die Hammerleiste 27 mit
Gummieinlagen 28 und der Elektromagnet 30 mit Anker 29.
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Zwischen den Gummieinlagen 28 und den Lettern 21, N 1, NO I, 0 I,
SO I, SI, SW I, W 1, NW I befindet sich das mit gleichförmiger Geschwindigkeit ablaufende
Registrierpapier 25 und ein durch den Elektromagnet 46 betätigter Rahmen, der ein
Farbband und eine Cellonmaske trägt. Der Kontakt KD betätigt kurz den Elektromagnet
30, der über den Anker 29 seine Bewegungsenergie an die Hammerleiste 27 abgibt.
Das Farbband überträgt von seiner Farbe auf die höchsteingestellte Tabellenreihe
aller neun Zahnstangen.
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Mittels des Kontaktes KF bringt der Elektromagnet 46 an Stelle des
Farbbandes die Cellonmaske in den Hammerbereich. Kurz darauf erfolgt durch Kontakt
Ko eine zweite Betätigung der Hammerleiste 27. Die eingefärbten Lettern haben jetzt
ihre Farbe auf das Registrierpapier übertragen. Der höchste Letternstand ist aufgedruckt.
Jetzt spricht Kontakt KR an und betätigt über den Elektromagnet 47 den Hebel 17.
Die Hauptachse I8 dreht sich und mit ihr die Bauelemente, mit denen die Zugfedern
25, N 5 usw. in Verbindung stehen. Die Befestigungspunkte 26, N 6 usw. verlagern
sich hierdurch derart, daß die Federkraft der normal auf Zug wirkenden Federn 25,
N 5 usw. aufgehoben wird. Die Querachsen 15 und I6 (mit der Hauptachse I8 starr
verbunden) lösen sämtliche Stoßklinken 27, N 7, NO 7 usw. und Halteklinken 214,
N 14, NO I4 usw. aus; alle Zahnstangen fallen durch Eigengewicht in ihre Ausgangsstellung
zurück. Das Empfängergerät ist somit für die Registrierung der Windgeschwindigkeit
und Windverteilung der nächsten Stunde empfangsbereit. Während des Drud:vorganges
wird das Registrierpapier an der Perforierung stark beansprucht. Um ein Einreißen
zu vermeiden, sorgt Kontakt Kp durch Erregung des Elektromagnets 26 für Festhalten
des Registrierpapiers 25.
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Es kann nun noch der Fall eintreten, daß während der Erregung des
Elektromagnets 33 der Hebel 37 auslöst. In diesem Fall würde der Druckvorgang den
ablaufenden Impulseingang stören. Dies wird durch den Stift 35 vermieden, der die
Schaltwalze 36 nach kurzem Anlauf so lange arretiert, bis der Elektromagnet 33 stromlos
und der Impuls ganz angekommen ist. Noch ein weiterer Fall kann eintreten. Nach
Ablauf des Druckvorganges hätte ein Zurückpolen, also ein Öffnen von Kontakt K5
und Schließen von Kontakt K4 während eines laufenden Impulseinganges, ebenfalls
Fehlanzeige zur Folge. Hier läßt Stift 34 das Zurückpolen erst zu, wenn der Elektromagnet
33 stromlos ist.