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zeigt die prinzipielle Anordnung dieses Windrades. Dasselbe besteht aus einer kreisrunden Scheibenfläche, die aus dicht nebeneinander in schräger Richtung gestellten hölzernen Brettchen gebildet wird. In der Mitte ist ein freier Raum von etwa einem Drittel des Raddurchmessers, welcher dem Winde [* 2] den freien Abzug gestattet. Durch eine in sehr großen Abmessungen ausgeführte Windfahne, deren Ebene rechtwinkelig gegen die Fläche der Scheibe steht, stellt sich letztere mit ihrer Fläche stets derartig, daß der Wind direkt auf die Scheibe trifft.
Die Druckkraft desselben zerlegt sich hier in der Weise, daß ein Teil derselben, dessen Größe von dem Winkel [* 3] der einzelnen die Fläche bildenden Bretter abhängt, die Drehung des Rades bewirkt. Man unterscheidet Windräder mit festen Flächen, wie [* 1] Fig. 1, bei welchen die Regulierung zumeist durch eine zweite kleine, dem Rad parallele und auf einer Seite über dasselbe hervorragende Windfahne erfolgt, die bei zu starkem Druck das Rad von der für den Normaldruck vorteilhaftesten Stellung ablenkt, und Windräder mit beweglichen Sektoren [* 1] (Fig. 2 u. 3, System Halladay).
Die Scheibe besteht aus 6, zuweilen auch aus 8 Sektoren, welche um je eine in der Ebene des Rades liegende und in dem Gerippe desselben gelagerte Achse drehbar sind. Die Drehung der Sektoren hat zur Folge, daß das Rad die Stellung in [* 1] Fig. 3 annimmt, wodurch dem Winde die Arbeitsfläche genommen wird. Die Brettchen, welche in ihrer ursprünglichen Stellung den Wind auffangen, stehen jetzt in der Richtung des Windes, so daß keine Drehung des Rades erfolgen kann. In [* 1] Fig. 2 ist in der Mitte eines jeden Sektors eine kleine eiserne, radial zum Rad angeordnete Stange ersichtlich, auf welcher sich je ein kleines, also in radialer Richtung verstellbares Gewicht befindet.
Bei der Umdrehung des Rades üben diese Gewichte infolge der Zentrifugalkraft [* 4] eine derartige Pressung aus, daß die Sektoren die Tendenz erhalten, in die Stellung [* 1] Fig. 3 überzugehen. Zunächst werden sie, sobald die Geschwindigkeit eine gewisse Grenze überschreitet, eine geneigte Lage annehmen und somit dem Wind eine geringere Druckfläche darbieten. Verringert sich die Geschwindigkeit, so stellen sich die Sektoren mit Hilfe des in [* 1] Fig. 3 sichtbaren Hebelmechanismus wieder in die ursprüngliche Ebene.
Soll der Betrieb gänzlich sistiert werden, so wird das Rad mittels der in den Zeichnungen angedeuteten Zugvorrichtung in die Lage der [* 1] Fig. 3 gebracht. Bei der Aufstellung und Wahl der Dimensionen des Windrades für irgend einen Zweck ist erforderlich, die Leistungsfähigkeit desselben und die Anzahl der Tage im Jahr zu ermitteln, an welchen man eine vorteilhafte Windgeschwindigkeit (4-9 m pro Sekunde) unter der Berücksichtigung der lokalen Verhältnisse (naheliegende Wälder, Seen, Gebirge oder Häuser) erwarten darf. Die Leistung des Windrades ist von dem Druck abhängig, welcher durch den Wind auf die Flügelfläche ausgeübt wird; um sie zu ermitteln, ist es mithin erforderlich, die Beziehung zwischen diesem und der Windgeschwindigkeit kennen zu lernen, die in der nachfolgenden Übersicht (nach d'Aubuisson) für verschiedene Windgeschwindigkeiten dargelegt ist:
Windgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde | 1 | 2 | 4 | 6 | 7 | 9 | 12 | 15 | 20 | 24 | 36 |
Druck auf 1 qm ebener Fläche in Kilogrammen | 0.13 | 0.54 | 2.20 | 4.87 | 6.46 | 10.97 | 19.50 | 30.47 | 54.16 | 78.00 | 176.95 |
Die Anzahl der von einem Windrad [* 5] geleisteten Pferdekräfte (à 75 Meterkilogr. pro Sekunde) beträgt N = k.Fv³, wobei F die Fläche des Rades in QMetern, v die Windgeschwindigkeit u. k einen Erfahrungskoeffizienten bezeichnet, der für die ältern Windräder von Coulomb auf 0,0004 festgesetzt, für die neuern = 0,0005 angenommen werden kann. Ist z. B. der Durchmesser eines Windrades = 3,6 m und das innere Dritteil ausgespart, so ist F = 3,14 (1,8²-0,6²) = 9,043 qm. Daher lautete die Formel N = 0,0005 . 9,043 . v³, woraus für verschiedene Windgeschwindigkeiten folgende Leistungen resultieren:
Windgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Pferdekraft | 0.3 | 0.6 | 1.0 | 1.5 | 2.3 |
Vgl. Perels, Die neuen amerikanischen Windräder für landwirtschaftliche Zwecke (Wien [* 6] 1877);
Neumann, Die Windmotoren (Weim. 1881);
Hollenberg, Die neuern Windräder (Leipz. 1885).