Способ определения скорости ветра Советский патент 1983 года по МПК G01W1/00 G01P5/02 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ВЕТРА

1

Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и может быть использовано для определения скорости ветра в широком диапазоне измерений.

Известны способы определения скорости ветра, основанные на преобразовании энергии аэродинамического давления в угловое перемещение измерительной оси ветроприемника. В этих способах применяют вращающиеся чашечные приемники скорости, по скорости вращения которых определяют скорость ветра 1.

Недостатком этих способов является то, что в них используются инерционные звенья (вращающиеся чашечные ветроприемники) и отсутствует учет динамических характеристик этих инерционных звеньев, в результате чего вносятся искажения в измерении скорости ветра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения скорости ветра путем воздействия потока воздуха на обращенную выпуклой стороной к ветру полусферическую чашку, измерения ее перемещения в осевом направлеНИИ и определения по измеренному перемещению скорости ветра .

Известный способ измерения скоро10сти ветра не обеспечивает высокой точности измерения в широком диапазоне скоростей ветра, особенно при малых значениях скорости.

Целью изобретения -является повы15шение точности определения скорости ветра.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определе20ния скорости ветра путем воздействия потока воздуха на обращенную выпухлой стороной к ветру полусферическую чашку, измерение ее перемещеиия в осевом направлении и определения по измеренному перемещению скорости ветра, измерение перемещения полусферической чашки производят при одновременном дополнительном воз действии на ее вогнутую сторону того же потока, повернутого с помощью неподвижной полусферической чашки, расположенной в потоке и обращенной вогнутой стороной к ветру. На фиг. 1 дана кинематическая схе ма устройства для определения скорости ветра; на фиг, 2 - схема устройства для определения скорости вет ра. Анеморумбометр имеет ветроприемник 1, выполненный в виде неподвижной полусферической чашки 2, являющейся отражателем, на вогнутой стороне которого смонтированы компенсационный датчик 3 силы (давления) и чашка полусферическая 4, установленная в фокусе отражателя 2 и вогнутой мастью прикрепленная к мембраие 5 компенсационного датчика 3Отражатель 2, компенсационный датчик 3 и полусферическая чашка имеют об щую горизонтальную ось АВ. Площадь отражателя 2 выбрана больше площади полусферической чашки . Отражатель 2 закреплен на кронштейне 6, имеющем противовес 7 и вал 8, который для обеспечения свободного вращения вокруг вертикальной оси CD установлен на подшипниках 9 и 10, С валом 8 кинематически связан датчик 11 исход ного направления, который подключен к измерителю 12 направления ветра. Мембрана 5 прикреплена к корпусу 13 компенсационного датчика 3. На мембране 5 установлена обмотка 1, подключенная к усилителю 15. В обмотку 14 помещен постоянный магнит 1б, прикрепленный к корпусу 13 На торцовых, сторонах обмотки 1 и магнита 1б установлены пластины 17 конденсатора, включенные в схему усилителя 15 В цепь обмотки 1 вклю чен измеритель 18 выходного электрического сигнала, отградуированный в единицах скорости ветра (измеритель скорости ветра), Полусферическая чашка k и обмотка 1 уравновешены относительно центра мембраны 5. Анеморумбометр работает следующим образом. Под воздействием измеряемого пото ка ветроприемник 1 располагается та ЧТО отражатель 2 обращен навстречу ветру своей вогнутой-стороной, а ось АВ совпадает с направлением ветра. По значению выходного сигнала« вырабатываемого датчиком 11 исходного направления, с помощью измерителя 12 определяется направление ветра. Под действием ветра полусферическая чашка Ц стремится к перемещению навстречу ветру, так как давление на ее выпуклой и вогнутой сторонах неодинаково. Давление на выпуклой стороне ввиду ее хорошей обтекаемости значительно меньше, чем на вогнутой стороне, которая обращена к отражателю 2. Поэтому со стороны отражателя 2 на полусферическую чашку k действует большая сила, чем со стороны действия ветре. Сила давления, которое от ветра испытывает полусферическая чашка k своей выпуклой стороной равна P,c,psw С1) где С. -коэффициент, зависящий от формы выпуклой поверхности чашки Ц, -плотность воздухаJ -площадь чашки; -скорость ветра. Сила давления, которое от отраженного отражателем 2 потока испытывает полусферическая чашка 4 своей вогнутой стороной, равна --CipeNw, (П где С- - коэффициент, зависящий от формы вогнутой поверхности чашки k. Разность давлений на выпуклой и вогнутой поверхностях полусферической чашки k можно представить как ЛР PS-PI --psW (с,,-сО 5) 1 Из выражения ( 3j следует, что полусферическая чашка 4 стремится переместиться навстречу потоку с силой, пропорциональной квадрату скорости ветра. Сила ДР вызывает перемещение на некоторую величину мембраны 5. Это п,еремацение на пластинах 17 конденсатора преобразуется в электрический сигнал, который, поступая в усилитель 15, вызывает увеличение напряжения питания обмотки k. Ток, проходя через обмотку 1, создает усилие, компенсирующее силуДР, По значению этого тока с помощью измерителя 18 определяется скорость ветра Предложенный способ определения скорости ветра позволяет повысить точность измерения в широком диапаз не скоростей ветра, особенно при ма лых значениях скоростей. Формула изобретения Способ определения скорости ветра путем воздействия потока воздуха на обращенную выпуклой стороной к ветру полусферическую чашку, изме рения ее перемещения в осевом напра лении и определения по измеренному перемещению скорости ветра, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что,с целью повышения точности, измерение перемещения полусферической чашки производят при одновременном допол нитепьном воздействии на ее вогнутую сторону того же потока, повернутого с помощью неподвижной полусферической чашки, расположенной в потоке и обращенной вогнутой стороной к ветИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Кедроливанекий , Метеорологические приборы. Л., Гидрометёоиадат, 1947, с. 352-353. 2.Авторское свидетельство СССР N 82Ц22, кл. G 01 Р 5/02, 25.05.66 (прототип).

rff

Фг/г.г