Geschwindigkeitsmesser od. Meßinstrument. Zur direkten Messung der Geschwindigkeit des Wassers in Flüssen, Gerinnen u. dgl. hat man eine Reihe von Instrumenten konstruirt. Die einzigen wirklich beauchbaren darunter s. sub IIII. Alleübrigen, wie Schaufelrädchen, Strompendel oder-Quadrant, Wasserfahne, Tachometer, Rheometer etc., haben sich nicht als zuverlässig bewährt und sind mehr als Versuche anzusehen. I. Der Woltmännsche Hydrometer oder W.sche Flügel, frz. moulinet m. de Woltmann, engl. sail-wheel of Woltmann. In seiner einfachsten Form besteht der W. H. (Fig. 1874) aus einer horizontal eingelagerten Welle a b, auf deren vorderem Ende b 2—3 Schaufeln o fest aufsitzen mehr als drei machen das Instrument nur schwerer), welche schief gegen die Stromrichtung geneigt sind. Eine auf der Welle a b sitzende Schraube dgreift in ein Zählrädchen e ein, sobald man den (in der Nähe von g drehbaren) Bügel gh, in welchem e lagert, durch Anziehen des Drahtes kh der Schraube d nähert. Eine Federspirale i drückt beim Nachlassen des Drahtes den Bügel mit dem Zählrädchen nach abwärts, so daß alsdann zwischen d und e keine Verbindung herrscht. Gewöhnlich steht mit dem Rädchen e noch ein zweites Rädchen k in Verbindung; ersteres giebt die Anzahl der einzelnen Umdrehungen an, welche die Flügel machen, letzteres das Vielfache von diesen, meist das 20⸗, 30⸗, 50-od. 100fache. Beim Rädchen e entspricht demnach die Entfernung von einem Theilstrich zum andern einer Umdrehung des Flügels, beiek dagegen entsbibliothek Heidelberg spricht sie 20, 30 etc. Umdrehungen. Hat sich daher kum 2 Theile gedreht u. e um 17 Theile, so ergeben sich je nach der Größe des Vielfachen: 57, 77 . . 217 Umdrehungen, s welche der Flügel in der Beobachtungszeit gemacht hat.d Der ganze Apparat steckt an einer Stange und läßt sich auf derselben hin und her schieben oder durch eine Preß-1 schraube festhalten. Sobald die Beobachtung beginnt, ist auf gegebenes Zeichen das Zählrädchen e sofort mit der Schraube d in Verbindung zu bringen und so lange darin zu belassen, als die Zeit der Beobachtung erfordert. Von 1 Vortheil ist es, dem Instrument ein einfaches Steuer anzufügen, wobei sodann ersteres sich um die Drehachse an der Stange bewegen lassen muß. Da die Welle a b stets genau in die Richtung der Strömung gestellt werden muß, so ist das Steuer der Selbstregulator für diese Richtung. Eine bessere Konstruktion, von Grebenau, zeigt Fig. 1875. Die Verbesserung besteht einestheils in einem Schutzblech B, welches das Eindringen von Pflanzenfasern etc. in die Zählrädchen Eu. F verhütet, sowie in einer Vorrichtung bei A, welche das beständige Anziehen des Drahtes während der Beobachtung überflüssig macht. Sobald man nämlich mittels des Drahtes KH den Bügel M in einem schnellen Ruck aufzieht und zugleich wieder sinken läßt, wozu das Gewichtsstück KH dient, drückt ein Sperrkegel das bei & verzeichnete Sperrrädchen um einen Zahn weiter. War das Zählrad E vorher ausgerückt, so wird es durch diesen Ruck eingerückt, beim nächsten wieder ausgerückt u. s. f., so daß man den Draht Knur einmal bei Beginn und einmal am Ende der Beobachtungszeit zu berühren resp. zu ziehen nöthig hat. Die Zählrädchen, von denen bei F1 Theil 100 Umdrehungen (½ Th. = 50 Umdrehungen) u. bei E1 Theil einer Umdrehung des Flügels entspricht, sind im Bügel Pgelagert, welchen eine Feder N nach abwärts zu drücken sich bestrebt. Sobald die Zählrädchen Eund F, welche nahe bei einander auf einer Welle sitzen, ausgerückt sind, greifen ihre Zähne in ein Stückchen Guttapercha bei Gein, so daß eine etwaige Drehung der Rädchen verhindert wird. In einer Beobachtung kann man bei größerem Kaliber bis zu 1000 Umdrehungen ablesen. In Verbindung mit diesem Apparat steht ein Steuer OO“, an welchem das vertikale Blechstück C'O“ länger ist als das horizontale CO, welches dem Ganzen im Querschnitt die ＋Form ertheilt. Auf der eisernen, ca. 0, m. starken, in Decimeter eingetheilten Stange D D ist das Instrument in der Art aufgeschoben, daß die oberen Theile RR fest an jene angepreßt werden können, während sich der Cylinder 8 mit dem ganzen Apparat leicht um die vertikale Mittelachse dreht und so die richtige Einstellung der Flügelwelle in die Stromrichtung ermöglicht. — Instrumente dieser Konstruktion sind namentlich bei starken Strö-OTHEK mungen und größeren Flüssen mit Vortheil zu verwenden. Der Woltmannsche Hydrometer giebt nicht direkt die Geschwindigkeit des Wassers an, sondern zunächst die Zahl der Flügelumdrehungen pro Sekunde oder während der Beobachtungszeit. Infolge dessen müssen für jedes Instrument Verhältniszahlen aufgesucht werden, welche die Bestimmung der Geschwindigkeit aus den Umdrehungen vermitteln. Zu Aufsuchung dieser Verhältniszahlen (Koöffizienten etc.) sind bereits bekannte Geschwindigkeiten zu benutzen und in Vergleich mit der Umdrehungszahl zu stellen, wobei dreierlei Methoden angewendet werden können: 1. Man bestimmt sich verschiedene Geschwindigkeiten an normalen Flußstrecken durch Oberflächenschwimmer, worüber sub III Näheres angegeben ist, und hält an denselben Stellen den Woltmannschen Hydrometer ein. 2.Man bewegt im stillstehenden Wasser eines Kanales, Hafens oder Teiches das Instrument selbst mit verschiedenen Geschwindigkeiten, indem man z. B. einen etwas schweren Fig. 1880. Fig. 1881. Fig. 1879. Kahn mit geringster bis größtmöglicher Geschwindigkeit vorwärts ziehen läßt. Das Instrument wird an der Kahnspitze — ca. 1 m. von derselben entfernt — eingehalten, so daß es sich nicht verrücken kann. Zuvor steckt man sich rechtwinklig zwei Querprofile A B und O D Fig. 1876 ab, welche um ein rundes Maß, wenn möglich um 100 m., von einander entfernt sind. Der Kahn muß schon eine Strecke vor A B in die betr. Geschwindigkeit versetzt werden. Sobald die Stange, an welcher das Instrument J befestigt ist, in das Profil B eintritt, giebt dies ein bei A hiernach visirender Gehülfe durch ein kurzes Signal (wozu sich der Laut „Hopp“ am besten eignet) zu erkennen. In genau demselben Moment hat der am Instrument J Sitzende dasselbe einzurücken, so daß das Zählrädchen sich zu drehen beginnt. Ein Dritter hat von da an die Zeit an einem genauen Sekundenzeiger abzulesen, welche der Kahn hek Heidelberg TCOFC von A B bis OD braucht. Ein gleiches Signal ertönt, sobald das Instrument in die Richtung O gekommen ist, worauf die Endzeit sofort beobachtet wird. Es ist nothwendig, bei jeder einzelnen Geschwindigkeit eine größere Anzahl von Probefahrten zu machen, bis Uebereinstimmung eintritt. An Stelle des Kahnes, bei welchem Schwankungen nicht allemal zu vermeiden sein werden, bedientman sich auch mit Vortheil einer Fahrvorrichtung (Fig. 1877), wie sie von sächsischen Hydrotekten an einem ca.7 m. breiten Kanal mit günstigem Erfolg angewendet wurde. Auf festlagernden Längsschwellen Ewerden Eisenbahnschienen aufgelegt, auf denen beiderseitig je? kleinere Räder laufen. Mit diesen in Verbindung stehen Balken La nebst einem Podium. In der Mitte ist ein Gestell K angebracht, in welchem der das Instrument N Beobachtende sitzt. Zur Vermeidung von vertikalen Schwankungen dient eine Versprengung H. Auf jeder Seite bei L schieben je 2 der 3 Mann die Fahrvorrichtung mit geringem Kraftaufwand vor-od. rückwärts von Querprofil zu Querprofil. 3. Eine dritte, weit kostspieligere und umständlichere Methode ist das sog. Aichverfahren. Nach diesem leitet man durch ein Gerinne GWasser nach einem Aichgefäß 4 (Fig. 1878). Sowie die Beobachtung beginnt, wird eine Klappe K, die das Wasser vorher außerhalb A dirigirte, schnell horizontal gestellt, wonach sich A zu füllen beginnt; am Ende der Beobachtung wird K wieder in die vorige Lage gebracht. Die Wasserhöhe in B mißt man hierauf durch einen Nonius N, an welchem eine auf dem Wasserspiegel zu haltende Spitze sich hin und her bewegt, und multiplizirt diese mit dem horizontalen Querschnitt des Aichgefäßes. Aus der so erhaltenen Wassermenge und dem Wasserquerschnitt Fim Gerinne Gerhält man die mittlere Geschwindigkeit in letzterem v /F. Bei genau demselben Wasserstand in & hält man nun — das Wasser nach D abfließen lassend — das Instrument im Gerinne an möglichst viel Punkten ein und liest die Umdrehungen ab. Bei dieser Methode muß man jedoch mit der Art der Anlage sehr vorsichtig sein. Schon das kurze Stück BO, um welches der Wasserlauf verändert wird, hat Einfluß auf den Wasserstand im Gerinne. Letzteres ist daher sehr lang zu machen und das Instrument an einem Gerinnquerschnitt einzuhalten, bei welchem sich jener Einfluß nicht mehr geltend macht. Hat man nun nach einer dieser 3 Methoden, von denen die sub 1 und 2 vorzuziehen sind, eine Reihe von Beobachtungen gemacht, welche für einzelne Geschwindigkeiten das Verhältnis zwischen diesen u. den Umdrehungszahlen angeben, so sind noch die zwischenliegenden Werthe zu berechnen. Zu Bestimmung mittels Berechnung sind verschiedene Formeln aufgestellt. Wenn v die Geschwindigkeit, K den Kosffizient und n die der Geschwindigkeit entsprechende Anzahl Umdrehungen pro Zeiteinheit bedeuten, so lautet die eine Formel: v K. n. Diese ist ganz unbrauchbar, da für vo auch v o wird, während doch noch Geschwindigkeit vorhanden sein kann, welche den Flügel nicht mehr zu drehen vermag. Die zweite Formel v-a＋b.n ist schon besser, weil hierin immerhin für y der Werth a bleibt, sobald no wird. Allein auch dieser Ausdruck giebt nicht hinreichende Genauigkeit. Eine dritte Experimente zu bestimmende Erfahrungsgrößen sind. Aus den neueren Untersuchungen von Grebenau, Baumgarten und anderen Autoren ist nachgewiesen, daß die Annahme, der Koeffizient k sei bei jeder Geschwindigkeit konstant, falsch ist. Der Kosffizient ist für verschiedene Geschwindigkeit weder konstant, noch — wie bei den zwei ersten genannten Formeln der Fall — durch das Gesetz einer geraden Linie ausdrückbar, sondern eine von der Geschwindigkeit abhängige, variable Größe, deren Gesetz nur durch eine Kurve sich darstellen läßt. In Uebereinstimmung mit Baumgarten u. A. stellt Grebenau die sich bewährt habende Formel auf: sichtigung des Umstandes, daß diese Gleichung dem Gesetze einer Parabel entspricht, sind hierbei: p“ der umgekehrte Parameter der Parabel, nach welcher die Umdrehungszahlen in der Beobachtungszeit auf dem Gesamtwege L bei abnehmender Geschwindigkeit abnehmen; L die Länge des vom Experimentirkahn etc. durchlaufenen Weges; u die Zahl der Umdrehungen pro Sekunde; die den größten Geschwindigkeiten der Versuchsfahrten entsprechende Zeitdauer der Versuchsfahrten (Abstand der L-Achse vom Parabelscheitel); 5 die der größten Geschwindigkeit der Versuchsfahrten entsprechende Umdrehungszahl (Ordinate des Scheitels der Parabel). Die Formel kann daher auch geschrieben werden: wäre die jedesmalige Ausrechnung dieses Ausdruckes zu mühsam. Zur Vereinfachung kann man sich daher eine Hülfstabelle zusammenstellen, welche — für die Formel Vkn das k variabel lassend — in 1. Kolonne v, in 2. Kolonne k, in 3. Kolonne u enthält u. in der K direkt aus der Versuchsreihe berechnet wird. Als Beispiel hierzu diene ein Theil der Tabelle für das Germersheimer Instrument, Flügeldurchmesser ,½ m. (wie in der 2. Abbildung für den Woltmannschen Flügel):