Wärmebeutel

Onlineshop für Wetterballone

Bereits seit einiger Zeit hat meteolabor, ein Schweizer Hersteller von professionellen meteorologischen Messgeräten, einen Onlineshop für Wetterballone und Zubehör für Stratosphärenfotografie.

Angeboten werden Wetterballone aller üblichen Grössen, Fallschirme, Styroporgehäuse für Kameras und GPS-Tracker, Wärmebeutel sowie ein Komplettpaket mit dem Wichtigsten für den Einstieg.

Aktuell ist der Shop nur für Schweizer Kunden verfügbar, Interessenten aus anderen Ländern können sich jedoch via E-Mail bei meteolabor melden.

Der Onlineshop ist unter http://www.meteolabor.info/shop/ erreichbar.

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Ergebnis des Kältetests

Heute wurde nun der Kältetest bei minus 74°C im kantonalen Labor des Kantons Zürich durchgeführt.

Zuerst zur guten Nachricht. Die Temperatur im Inneren der Box ist innert 90 Minuten bloss auf angenehme 11°C gesunken. Somit sollte die Kälte im Inneren der Box kein Problem sein.

Allerdings ist ein Wasserbeutel geplatzt, aus welchen Gründen auch immer; dies hat die Kameras jedoch nicht gross gekümmert.

Doch ein grosses Problem gibt es. Die Kamera von GoPro hat nach knappen 13 Minuten in der Kälte aufgehört Fotos zu schiessen. Nach dem Aufenthalt im Kühlschrank war die Kamera zwar noch eingeschaltet und schaute aus, als schiesse sie weiterhin Fotos, was jedoch nicht der Fall war. Ab dem Aussetzer an der Kälte sind keine Fotos mehr gespeichert. Ich werde mir nun alle Mühe geben, um eine Lösung für dieses Problem zu finden, da ansonsten keine Fotos zur Seite und somit zum Horizont sowie der sichtbaren Atmosphäre geschossen werden.

Der Kühlschrank

Temperaturverlauf vor, während und nach dem Kältetest

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Besuch bei der ETH

Heute war ich zu Besuch beim Institute for Atmospheric and Climate Science der ETH Zürich.

Während knappen 2 Stunden stellte ich Fragen und schaute mich ein wenig um. Zudem konnte ich den institutseigenen Wetterballonstartplatz betrachten, wo auch ich meinen Wetterballon starten darf. So ist dort eine Vorrichtung zum richtigen Befüllen des Ballons vorhanden, sodass auch die richtige Menge Helium eingefüllt wird. Ebenfalls verfügt die ETH über eine Funkstation, mit welcher sie die gesammelten Wetter- und Positionsdaten der Meteosonde in echtzeit abrufen kann.

Im Gespräch lernte ich einige interessante Tatsachen.

  • Obwohl die ETH viel Erfahrung mit dem Starten von Wetterballonen hat, ist dies beim Suchen und Wiederfinden nicht der Fall, da sich der Aufwand für eine Meteosonde nicht lohnt.
  • Bisher dachte ich immer, dass die Kräfte beim Aufstieg und dem Zerplatzen des Ballons enorm stark sind. Dies ist jedoch überhaupt nicht der Fall. Die stärksten Kräfte gibt es beim Start und bei der Landung.
  • Die Landung dürfte härter werden als ich bisher dachte. Nach dem Zerplatzen wird sich der Ballon etwas im Fallschirm verwickeln und diesen somit am vollständigen Öffnen hindern. Daher ist es gut möglich, dass die Box mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 km/h landet.
  • Die Box schwarz zu bemalen um die Kraft der Sonne zum Heizen zu verwenden bringt nichts. Die Wärmeabstrahlung in der Stratosphäre ist so gross, dass beinahe alle Wärme sofort entweicht, die Farbe schwarz unterstützt diesen Effekt sogar noch. Diese Abstrahlung sieht man zum Beispiel auch beim Space Shuttle. Die Seite, welche der Sonne zugewandt ist, ist brütend heiss, während die abgewandte sofort eisig kalt wird.

Auch wird mir die ETH viel Material zur Verfügung stellen. So erhalte ich eine Meteosonde vom Typ SRS-C34 (im verlinkten PDF-Dokument auf dem zweiten Bild im Hintergrund zu sehen, Styroporbox) sowie einen Kaymont-Wetterballon der Grösse 1200 oder 1500 Gramm.

Ausserdem wurde mir noch eine Methode zur Wärmung der Elektronik erklärt. Anstelle von aktiven Wärmebeuteln, welche eine Temperatur von etwa 58°C erzeugen, werden bloss mit Wasser gefüllte Beutel in die Box gegeben. Wenn die Aussentemperatur unter 0°C fällt, dauert es bekanntlich immer noch eine Weile, bis das Wasser gefriert. Während dieser Zeit bleibt die Temperatur der Wasserbeutel jedoch bei konstant 0°C und die Elektronik wird somit weniger stark abgekühlt (siehe auch Wikipedia – Latentwärmespeicher). Dadurch, dass der Beutel nicht aktiv wärmt, besteht keine Gefahr der Überhitzung der Elektronik.

Obwohl sich die ETH innerhalb der sogenannten Kontrollzone des Flughafens Zürich befindet, ist ein Start von dort nach Absprache mit dem Kontrollturm in Kloten erlaubt.

Vorrichtung zur korrekten Befüllung des Ballons

Auch wenn alles schief gehen würde hätte man zu Beginn tolle Fotos!

Antenne zur Übermittlung der Messdaten der Sonde zur ETH

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Ein aufgeblasener Wärmebeutel

Auf dem Weg in eine Höhe von 30 km wird es kalt. Sehr kalt. Die Aussentemperaturen fallen bis -60°C, in einer Tiefkühltruhe werden etwa -20°C erreicht. Da die meisten Akkus nur Temperaturen von bis zu -20°C aushalten, müssen sie während des Fluges gewärmt werden. Dafür benötige ich Wärmebeutel. Der Aussendruck in 30 km Höhe ist jedoch sehr klein. Darum war ich mir bis heute nicht schlüssig, was mit Wärmebeuteln bei diesem Aussendruck geschieht. Sehr ungünstig wäre, wenn der Beutel platzen würde und sein Inhalt die Elektronik beschädigt.

Normale Wärmebeutel enthalten eine Natriumacetat-Trihydrat, welches trotz einer Schmelztemperatur von 58°C im flüssigen Zustand vorhanden ist. Allerdings reicht eine kleine Störung, welche durch das Metallplättchen im Inneren des Wärmebeutels verursacht wird, aus, um das Natriumacetat-Trihydrat auskristalisieren zu lassen. Dabei wird die gesamte Wärme, welche der Beutel beim künstlichen Erwärmen, zum Beispiel durch in einem heissen Wasserbad, aufgenommen hat, freigegeben. Hierbei erwärmt sich der Wärmebeutel auf etwa 58°C

Heute ging ich daher zum Physiklaboranten, um die schuleigene Vakuumglocke zu benutzen. Kurz vor dem Test betrachtete ich die Wärmebeutel nochmals, schätzte die Grösse der eingeschlossenen Luftblase auf etwa 10 mm3. Bei einem Aussendruck von einem Hundertstel des Normaldrucks sollte sich diese Blase auf das hundertfache ausdehnen, also auf 1000 mm3 respektive 1 cm3. Somit dachte ich, die Ausdehnung würde sich in Grenzen halten.

So platzierte ich den Wärmebeutel unter der Glasglocke und senkte den Druck bis auf etwa 10 mbar. Dies ist ungefähr ein hundertstel des Druckes auf Meereshöhe und entspricht dem Luftdruck in einer Höhe von 32 km. Der Wärmebeutel dehnte sich aus, jedoch viel stärker als ich erwartet hatte. Der Wärmebeutel, welcher normalerweise eine Dicke von einem knappen Zentimeter hat, dehnte sich auf geschätzte 5 cm aus. Er hielt dem Druck trotz dieser starken Ausdehnung stand.

Wärmebeutel bei 10 mbar

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