Прибор для регистрации энергетического потенциала ветра Советский патент 1980 года по МПК G01P5/02 

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано на метеорологических станциях и в области ветроэнергетики, где требуется выяснение величины ветро энергетического потенциала за определенный длительный (месяц, год) период времени. Такие сведения являются полезными для выяснения, например вопроса о целесообразности установки в данном месте ветродвигателей. Известны приборы, регистрирующие мгновенное значение скорости ветра или записьшающие величину скорости ветра графически в течение выбранного промежутка временя, напр мер различного вида аиемометры, анеморумбографы и др. 1. Недостаток их в том, что О1Ш не регистрируют величину энергии и мощность ветрового потока. Для оценки ветроэнергетического потенциала показания этих приборов нужно до полнительно обрабатывать. Наиболее близко по своей технической сущности к предлагаемому изобретению селективное запоминаюп1ее устройство для регистраики энергетического потенциала ветра в зависимости от изменения по времени его скорости и направления с аналитической обработкой электрических импульсов 2. В этом устройстве приемник .цавлекия ветра соединен с двумя скользящими контактами, которые перемещаются по двум контактным планкам. Обе контактные планки имеют столько неподвижных контактов, на сколько частей разделен весь измеряемый даапазон скоростей ветра. Каждая пара контактов, соответствующая измеряемому интервалу скорости ветра, соединена с электронной схемой, содержащей генератор и вырабатьшающей заданное и присущее только ей число импульсов при однократном воздействии на нее. Таких электрошшис схем столько, сколько имеется пар неподвижных контактов. На все электронные схемы, соединенные с контактами, посылается импульс опроса от дополнительного генератора импульсов. Число импульсов, характерное для отдельной электронной схемы, пропорционально третьей степени скорости ветра. Импульсы, вырабатываемые каждой из электронных схем, посылаются на общий сумматор, где они суммируются. Таким образом, полная сумма импульсов в сумматоре представляет собой число, соответствующее энергетическому потенциалу ветра за определенный период времени.

Недостатком описанного устройства является его сложность, а большое количество электронных схем, электромагнитов и контактов.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение устройства.

Это достигается тем, что в устройстве неподвижные контакты связаны с времязадающей цепью генератора, образованной цепью последовательно соединенных резисторов по числу неподвижных контактов, причем номинал каждого i-oro резистора пропорционален разности обратных значений куба скоростей ветра i-ой и (i -t 1)-ой градаций.

Таким образом, приемник давления ветра соединен с времязадающей цепью генератора, которая управляет частотой генератора электрических импульсов. Зависимость параметров времязадающей цепи от скорости ветра такова, что частота импульсов, вырабатываемых генератором, пропорциональна третьей степени скорости ветра, что соответствует мощности ветрового потока. Производя суммирование непрерьюно следующих электрических импульсов, можно узнать величину энергетического потенциала ветра в течение выбранного промежутка времени.

На чертеже показан принципиальная схема прибора.

Прибор имеет приемник 1 давления ветра аналогичный доске флюгера Вильда. Установка приемника 1 давления ветра в зависимости от его направления производится флюгаркой 2 Ось приемника 1 давления ветра соединена с подви 1шым контактом 3, скользящим по неподвижным контактам 4, которые закреплены на пластине, изготовленной из изоляционного материала. Неподвижные контакты 4 представляют собой металлические секторы различной цшрины. Каждый неподвижный контакт соединен с резисторами 5 RI Rg, образуюшими

с конденсатором С времязадающую цепь генератора 6 электрических импульсов. С выходом генератора 6 связан вход сумматора 7, который накапливает (суммирует) число всех импульсов, поступакяцих от генератора 6. Таким образом, частота следования импульсов, которые генератор 6 вырабатывает непрерьшно, становится переменной и зависящей от скорости ветра. Номиналы резисторов 5 RI, ..., Rg подоб)аны таким образом, что частота следования импульсов пропорциональна третьей степеНИ скорости ветра, что соответствует мощности ветрового потока. Переключение резисторов 5 RJ, .... Rg производится подвижным контактом 3, который связан с осью приемника 1 давления ветра.

Число неподвижных контактов 4 равно числу градаций скорости ветра в выбранном диапазоне, который необходимо регистрировать Ширина неподвижных контактов 4 соответствует углу отклонения доски приемника 1 давления ветра от вертикали в зависимости от скорости ветра.

Подсчет полного числа генерируемых им. пульсов выполняется сумматором 7 - счетчико любого вида, например пересчетной схемой. Суммируя все импульсы, поступающие на счетчик в течение выбранного периода времени (месяц или год), можно узнать величину ветра, прощедщей через квадратный метр поверхности, перпендикулярной направлению Beipa, так как предлагаемый прибор автоматически и непрерьшно вьшолняет следующее действие

п

.

где А - энергия ветра в джоулях или киловаттчасах;

i - число градаций скорости ветра в выбранном диапазоне; скорость ветра i-й градации;

i р. доля (вероятность) i-й градации скорости ветра за все время регистрации,

с - постоянная связи (приборная константа) .

Из отнощения /Т можно узнать среднюю мощность ветрового потока в квадратном метре его сечения за период времени Т, в котором измерялась энергия.

Формула изобретения

Прибор для регистрации энергетического потенциала ветра, содержащий приемник давления ветра в виде отклоняющейся пластины, связанный через скользящий контакт с неподвижными контактами, каждьш из которых соответствует заданной градации скорости ветра, генератор с времязадаюи ей цепью и сумматор импульсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в нем неподвижные контакты связаны с времязадающей цепью генератора, содержащей цепь последовательно соединенных резисторов по числу неподвижных контактов, в которой номинал каждого i-oro резистора пропорционален разности обратных значений куба скоростей ветра i-ой и (i + 1)-ой градаций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Стернзат М. С. Метеорологаческве 1фнборы и наблюдения. Гидрометеоиздат. Л., 1968, с. 220-287.t -, ,

2.Патент Фрашдаи N 2289924,

кл. G 01 W 1/02, G 01 Р 5/02, 02.07.76 (прототип) .

Направление бетра