Notwendigkeit von Naturmessungen

Die Notwendigkeit von Naturmessungen ergibt sich aus zwei Gründen.

Den Versuchen im Windkanal liegt stets eine genau definierte Vorstellung von der Struktur des Windes zugrunde. Diese Vorstellung ist stets ein idealisiertes Modell der wirklichen Windströmung. Nicht immer halten die Ergebnisse aus Messungen im Winkanal Vergleichen mit solchen aus Naturmessungen stand.

Der zweite Grund für Naturmessungen kann in Problemen einer maßstabsgetreuen Abbildung der natürlichen Windströmung begründet sein, da sich die Eigenschaften der künstlichen Turbulenz nicht beliebig verkleinern lassen.

Nachteilig ist oftmals der große Kostenaufwand von Naturmessungen gegenüber Experimenten im Windkanal, da die gesamte technische Ausrüstung der Witterung ausgesetzt ist und deshalb entsprechend Robust sein muss. Zudem lassen sich in Naturmessungen die Parameter der Strömung zum Zwecke einer Studie nicht beeinflussen, woraus eine sehr lange Messperiode resultiert um statistisch abgesicherte Aussagen zu bekommen.

Windmessanlage Gartow



	Bild 1.: Windsensoren

Seit 1989 führt das Institut für Stahlbau der TU Braunschweig Messungen an dem 344 m hohen Mast Gartow II der Deutschen Telekom AG durch. Seit dieser Zeit werden einwirkungsseitig die Windströmung mit Richtung und Betrag sowie die Temperatur bis in 341 m Höhe, beanspruchungsseitig die Dehnungen im Mastschaft und den Seilanschlüssen gemessen.

Instalierte Komponenten u. A.:

23 Anemometer
17 Windfahnen
4 Temperatursensoren
Dehnungsmessstreifen
1 Ultraschallenemometer

Durch partielle Verkleidungen des Mastschaftes wurde die Messanlage 2001 erheblich erweitert. In zwei Ebenen, 66 m und 104 m über dem Bodenniveau, wurden je Mastseite drei übereinander hängende Fassadentafeln mit den Maßen b / h = 5 m / 3 m installiert, vgl. Bild 2. Obere und untere Tafeln sind starr mit dem Mast verbunden und stellen eine überwiegend 2-dimensionale Umströmung für die auf Kraftmesszellen gelagerten, mittleren Fassadentafeln sicher. Diese ermöglichen die Messung der integralen Kraftwirkung des Windes in horizontaler Richtung auf den Mastschaft.

Zusätzlich wurden sowohl auf 66 m als auch auf 104 m Höhe an jedem der vier Eckstiele Windmonitore auf 7,5 m langen Auslegern installiert, um für jede Windrichtung die ungestörten Turbulenzkomponenten messen zu können.

Der große Vorteil von Naturmessungen ist, dass alle Effekte ohne eine Maßstabsverzerrung gemessen werden können. Nachteilig ist, dass nicht wie im Windkanal geziehlt Parameter wie z.B. Windgeschwindigkeit, Richtung oder Turbulenzgrad variiert werden können.



Bild 2: Windmessanlage Gartow

Quellen:

[1] Clobes, M.: Identifikation und Simulation instationärer Übertragung der Windturbulenz im Zeitbereich. Shaker-Verlag. ISBN 978-3-8322-7206-7