ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ Советский патент 1941 года по МПК G01W1/14 

Проблема измерения атмосферных осадков до сих пор не получила надлежащего разрешения.

Применяющийся в практике гидрометеорологической службы дождемер типа ГГО с защитой Нифера, при современных требованиях науки к точности наблюдений, не может быть признан удовлетворительным; в известных же условиях этот прибор является совершенно непригодным. Точность наблюдений по нему зависит от многих причин, причем главной из них является ветер. В условиях полярных станций, где дождемеры, как правило, устанавливаются на открытых площадках, сильные ветры, свойственные этим районам, создают условия, препятствующие даже приближенному измерению твердых осадков. Опыт работы полярных станций показывает, что после сильных и продолжительных метелей со снегопадами дождемеры часто остаются почти пустыми, следовательно, совершенно не учитывают выпадающих осадков. Точность наблюдений в таких случаях определяется 0,3-0,5%.

Учет выпавшего снега по снегосъемке также невозможен в связи с тем, что в открытых пространствах тундры снежинка при сильных ветрах переносится на сотни метров от места своего падения.

Предметом настоящего авторского свидетельства является дождемер, который, по предположениям изобретателя, не имеет описанных выше недостатков известных приборов этого типа.

В основу предлагаемой конструкции дождемера изобретатель положил два следующих соображения, поясняемые фиг. 1 чертежа, на которой схематически изображен в разрезе обычный дождемер:

1. При сильных ветрах (15 м/с и выше) в дождемере образуется система вихрей, схематически показанная на фиг. 1. Эта вихревая система выносит из дождемера все попавшие туда снежинки, оставляя небольшое количество уплотненного снега А в углах, образованных стенкой дождемера с воронкообразной диафрагмой. Одновременно такое распределение вихрей создает внутри дождемера некоторое уплотнение воздуха, которое препятствует попаданию в него снежинок. Положение изопикны (поверхности равной плотности) при этом схематически показано на фиг. 1 толстым пунктиром. Она опускается при вхождении вихрей в ведро (на стороне, противоположной направлению ветра) и несколько поднимается при выходе их, в связи с подпором выходящих вихрей о горизонтальный воздушный поток.

2. При сильных ветрах над гладкой, ровной поверхностью снежинка переносится по прямолинейной горизонтальной траектории (фиг. 1). Наличие аэродинамических условий, создающихся в дождемере, и такое положение траекторий препятствует улавливанию дождемером снежинок, а следовательно, исключает возможность измерения им твердых осадков при сильных ветрах.

Руководствуясь этими соображениями изобретатель поставил себе целью создать условия, благоприятствующие «проваливанию» снежинок в дождемер из горизонтального потока, проходящего над ним, затуханию вихрей внутри дождемера и устранению возможности выноса снега из ведра. Для этого необходимо создать некоторое разрежение воздуха в дождемере, причем такое, чтобы избежать возможности всасывания снежинок с периферии (т.е. надува лишнего снега).

Необходимого разрежения воздуха в дождемере изобретатель достигает устройством внутри ведра винтообразной ленты и вращением его вокруг вертикальной оси при помощи ветровой установки. Скорость вращения при этом должна быть пропорциональна скорости ветра, что дает, таким: образом, возможность регулировать степень разрежения воздуха внутри ведра в зависимости от силы ветра.

Скорость вращения ведра и степень разрежения внутри его должны быть строго подобраны путем испытания в аэродинамической трубе; в противном случае повышенная скорость может повлечь втягивание большого количества лишнего снега.

Конструкция предлагаемого прибора схематически показана в разрезе на фиг. 2 чертежа.

Прибор состоит из трех основных деталей: вращающегося ведра, посаженного на вертикальную ось, ветровой установки и зубчатой передачи между ними.

Вращающееся ведро 1 является наиболее сложной деталью прибора: оно устроено следующим образом: на внутренней стенке ведра напаяна металлическая винтообразная лента 4 (диафрагма), идущая слево направо. Лента поставлена под углом в 50° к стенкам. Ширина ленты вверху может быть меньше, чем внизу. Ведро имеет горизонтальную защиту 2.

Воронкообразная диафрагма 6 несколько приподнята по сравнению с дождемером типа ГГО и имеет вид опрокинутого усеченного конуса. Снизу к ней припаиваются два концентрических цилиндрических кольца 5, не доходящие до дна ведра. Эти кольца совместно с одним нижним (на дне ведра) кольцом образуют метелемерные перегородки. Назначение этих перегородок - задержание снежинок в воздушных струйках, проходящих через дождемер в нижние отверстия стенок (между диафрагмой и дном).

Ведро поставлено на вертикальную ось, на которой закреплена ведомая шестерня передачи.

В дно ведра вделан кран 7 для слива осадков. Вращение ведра слева направо (по направлению винтообразной диафрагмы) происходит таким образом, что образуется правый воздушный винт, всасывающий снежный воздух внутрь и пропускающий очищенный от снежинок при помощи метелемерных перегородок воздух через нижние отверстия.

Ветровая установка ставится в некотором расстоянии от дождемера (около 1-15 м) на высоте 3-3,5 м.

Приемником в этой установке может служить крестовина Робинзона 3 или же, если вращающее усилие будет недостаточным, крыльчатка с флюгаркой.

Ветровая установка соединяется с вращающимся дождемером при помощи червячной передачи, состоящей из двух шестеренок 9, поставленных на вертикальном стержне ветровой установки и на оси дождемера, и двух червяков 8, закрепленных на концах горизонтального вала, являющегося жесткой трансмиссией, передающей вращение от крестовины Робинзона к дождемеру.

Для защиты от порчи и загрязнения вся передающая система заключена в кожух.

1. Прибор для измерения атмосферных осадков (дождемер) для полярных, высокогорных и степных районов, выполненный в виде обычного дождемерного ведра с горизонтальной защитой, отличающийся тем, что, с целью устранения выноса осадков из ведра и ликвидации уплотнения воздуха внутри него, оно выполнено вращающимся вокруг вертикальной оси и снабжено прикрепленной на внутренней поверхности винтообразной, поставленной на ребро лентой для всасывания воздуха при вращении ведра.

2. Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что для вращения ведра со скоростью, пропорциональной скорости ветра, ось ведра связана передачей с осью указателя скорости ветра, например, Робинзонова креста.