278 Aunalen der Hydrographie wxl Maritimen Metedrologie, August 1940.
angetrieben wurde, ab- und aufgespult, Die Messung der Winkel x und ? er-
folgte mit Hilfe einfacher Pendelquadranten, die eine Meßgenauigkeit von + 1°
ermöglichten.
Der Durchhang des Fadens war bei den Messungen nicht groß, 6 betrug
nämlich durchschnittlich nur etwa 4°. Bei der Berechnung der Widerstands-
beiwerte der Ballone wurde deshalb von. einer weitergehenden Berücksichtigung
des Fadenwiderstandes, als sie bereits in den oben angegebenen Formeln ent-
halten ist, abgesehen. |
Die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit u am gesehleppten Ballon
wurde auf zweierlei Weise durchgeführt:
1. Die Strömungsgeschwindigkeit wurde als Summe der Schiffsgeschwindigkeit
und der absoluten Windgeschwindigkeit errechnet. Die Schiffsgeschwindigkeit
argab sich durch Ablesung des Drehzahlmessers der Schiffsmaschine, der dem-
entsprechend geeicht wurde, Die absolute Windgeschwindigkeit in der Höhe
des Ballons wurde vor und nach jedem Schlepprersuch einfach durch „Aus-
fahren“ des Windes bestimmt, d.h. es wurde so gefahren, daß der Ballon einige
Zeit lang senkrecht über dem Schiff stand und dabei wurde die Schiffsgeschwin-
digkeit gemessen, Vorher wurde der Ballon selbstyerständlich so weit nieder-
geholt, daß er sich bei senkrechter Stellung des Haltefadens in gleicher Höhe
befand wie beim Schlepprersuch, Bei den Versuchen wurde eine möglichst rasche
Aufeinanderfolge von Widerstandsmessungen und Windbestimmungen angestrebi,
um Meßfehler, die hierbei durch die natürlichen Windschwankungen hervor-
gerufen werden, möglichst zu vermeiden. Die kurzdauernden Windschwankungen
wurden unmittelbar bei der Messung durch Mittelbildung ausgeschaltet, denn
jede Einstellung wurde irenigstens einige Minuten lang beobachtet, Die im
Abstände von etwa 10 Minuten aufeinanderfolgenden Windmessungen ergaben
naturgemäß Unterschiede, nicht nur in der Geschwindigkeit, sondern gelegentlich
auch in der Richtung des Windes, Für die zwischenliegenden Widerstands-
messungen wurden dann Mittelwerte eingesetzt, jedoch ließ sich aus diesem
Grunde eine Streuung der errechneten Widerstandsbeiwerte nicht vermeiden.
2. Die Strömungsgeschwindigkeit wurde unmittelbar mit einem Hitzdraht-
anemometer gemessen. Der Hitzdraht wurde mit einem zweiten, größeren Ballon
aufgelassen, wobei die Zuführungsdrähte (Litzen) als Haltekabel dienten, Die
Anordnung konnte unschwer so getroffen werden, daß der Hitzdraht in gleicher
Höhe wie der Pilotballon, jedoch stets wenigstens 10m leewärts stand. Der
Tragballon stand dann etwa 30 m darüber und eine seroadynamische Beeinflussung
des geschleppten Pilotballons war dabei ausgeschlossen, Die Empfindlichkeit des
Hitzdrahtanemometers war infolge der langen Zuleitungen wohl herabgemindert,
reichte aber trotzdem zur Messung der in Betracht kommenden Geschwindig-
keiten auf +5% aus.
Die zweitgenannte Art der Messung der Strömungsgeschwindigkeit ist die
zuverlässigere, Da sie aber anderseits umständlicher ist, wurde bei den bis-
herigen Versuchen meist die andere Methode angewandt. — .
Abb. 2 zeigt die Ergebnisse der in der beschriebenen Weise durchgeführten
Widerstandsmessungen in dem gebräuchlichen Diagramm, das den Widerstands-
beiwert ey in Abhängigkeit von der Reynoldsschen Zahl R enthält, Zur Ver-
anschaulichung und zum Vergleich sind die Messungsergebnisse anderer Autoren
in die Darstellung eingetragen worden!),
Die Abbildung zeigt zunächst allgemein. die bekannte Tatsache, daß die bei
Höhenwindmessungen gebräuchlichen Pilotballone nahezu gerade dem kritischen
Bereich der Reynoldsschen Zahl entsprechen, in dem nach Wieselsberger
der Widerstandsbeiwert von Kugeln fast um den Faktor 3 verringert wird. Die
starke Verringerung des Widerstandsbeiwertes wird dadurch verursacht, daß
die Strömung in der Grenzschicht bei bestimmten kritischen. Reynoldsschen
Zahlen in. den turbulenten Zustand übergeht und infolgedessen dann keine
;j 8, hierzu z, B.+ Wien-Harms, „Handbuch der Experimentalphysik* Leipzig 1932, Band IV, 2,
S, 369; H, Lettau, „Atmosphärische Turbulenz“ Leipzig 1939, S. 986; ferner: B. Schmidt, Archiv der
Deutschen Seewarte, Band 58, Heft 4.
