Курсовая работа (т): Местные ветры

Единство средств метеорологических наблюдений достигается тем, что используемое оборудование должно отвечать требованиям ГОСТов и ТУ на их производство и эксплуатацию. Все приборы периодически проверяются в бюро поверки (или на станциях), т.е. сравниваются с эталонными (образцовыми) приборами, показания которых принимаются за истинные. Результаты такого сравнения оформляются в виде поверочных свидетельств - сертификатов, которые устанавливают годность прибора к работе и содержат значение поправок, которые надо вводить к показаниям приборов (отсчетам).

Единство методов измерений обеспечивается проведением их по единой методике, изложенной в Наставлении, положения которого являются обязательными при производстве всех наблюдений.

В настоящее время на станцияхметеорологические наблюдения производятся в физически единые моменты в 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 и 21 час по среднему гринвичскому времени.

Эти моменты времени называются сроками метеорологических наблюдений. Более точно под сроками понимается 10-минутный интервал времени, оканчивающийся в срочный час.

Приложение 5. Измерение ветра

На метеорологических станциях, для определения направления и скорости ветра у поверхности земли служит флюгер. Он устанавливается на высоте 10-12 м над земной поверхностью. Для определения скорости ветра в поле служит ручной анемометр. На метеостанциях широко используются также электрические анемометры и анеморумбометры, а также самопишущие приборы для непрерывной регистрации направления и скорости ветра - анеморумбографы.

Измерению подлежат средняя за 2 или 10 минут скорость ветра (зависит от типа прибора) и мгновенная скорость с осреднением 2-5 с. Направление ветра также усредняется за интервал около 2 минут. Осреднение мгновенной скорости за интервал 2-5 с достигается автоматическим датчиком ветроизмерительных приборов, коэффициент инерции которых лежит в этих пределах. Максимальное значение мгновенной скорости за какой-либо промежуток времени называется порывом.

В основу работы большинства приборов, измеряющих скорость и направление ветра, положено действие динамического давления, оказываемого воздушным потоком на расположенную в нем твердую поверхность подвижной приемной части прибора.

Приемниками скорости ветра или первичными преобразователями являются чашечные вертушки или винты с лопастями.

Для измерения направления ветра используются флюгарки, которые представляют собой ассиметричную (относительно вертикальной оси) систему из пластин и противовесов, свободно вращающуюся относительно вертикальной оси. Под действием ветра флюгарка устанавливается в плоскости ветра противовесом навстречу ему. Формы флюгарки разнообразны, но большинство имеет две лопасти (пластины) под углом друг к другу, что создает им устойчивость в воздушном потоке и повышает чувствительность.

Принцип действия существующих преобразователей скорости ветра достаточно разнообразен. Широко применяются приборы, основанные на принципе преобразования скорости ветра в механическое перемещение чувствительного элемента. Различают три вида этих элементов: чашечные вертушки, свободно подвешенная пластина и воздушный винт.

Флюгер Вильда (рис. 5). Это простейший прибор, указателем скорости ветра которого является свободно подвешенная прямоугольная пластина, а указателем направления флюгарка.

Рис. 5. Флюгер станционный. 1-флюгарка с противовесом, 2-рамка, 3-горизонтальная ось, 4-противовес, 5-дуга со штифтами, 6-доска, 7-трубка, 8-муфта со штифтами направления, 9-вертикальная ось.

Флюгер имеет две модификации - флюгер с легкой (200 г) и тяжелой (800 г) доской. Легкая доска обеспечивает измерение скорости до 20 м/с, а тяжелая до 40 м/с. Положение доски определяется номером штифтов, расположенных по дуге смещения доски. Переводная градуировочная таблица приведена в наставлении.

Для измерения направления используется, ориентированная по направлению ветра флюгарка, положение которой определяется по горизонтальным штифтам, совпадающими с восемью основными румбами. Для этой цели флюгарка при установке флюгера ориентируется по сторонам света.

При измерении скорости ветра наблюдатель должен отойти от столба в направлении, перпендикулярном положению флюгарки, и в продолжении двух минут наблюдать за положением доски, и отметить среднее положение за это время (номер штифта). Оно и будет соответствовать средней за 2 минуты скорости ветра.

Для измерения среднего направления ветра наблюдатель должен, встав около мачты под указателем направления, отметить среднее положение колебаний флюгарки за 2 минуты, определив глазомерно румб.

Ветромер Третьякова (рис. 6) служит для измерения направления и скорости ветра в полевых условиях. Необходимость таких измерений вызвана тем, что направление и особенно скорость ветра на полях могут значительно отличаться от данных метеоплощадки. Ветромер Третьякова по своему действию напоминает флюгер.

Рис. 6. - Ветромер Третьякова. 1 - флюгарка в виде волнообразной изогнутой пластинки; 2 - противовес; 3 - пластина с нанесенными на нижней части названиями румбов; 4 - металлическая пластинка ложкообразной формы; 5 - противовес, прикрепленный к пластинке 4 под углом 76°; 6 - вырез в средней части пластин 4 и 5; 7 - указатель в виде острия; 8 - неравномерная шкала в м/с; 9 - горизонтальная ось; 10 - вертикальный стержень.

В настоящее время для измерения направления и скорости ветра применяют дистанционные приборы - анеморумбометры, основанные на преобразовании величин элементов ветра в электрические величины.

Анеморумбометр М-63 служит для измерения средних за 10 минут скоростей ветра, мгновенных значений скорости и направления, а также максимальной за любой промежуток скорости. Прибор является дистанционным электромеханическим устройством довольно сложной конструкции. В датчике, установленном на мачте, сосредоточены чувствительные элементы и первичные преобразователи скорости и направления ветра. В качестве чувствительного элемента скорости ветра используется четырехлопастной воздушный винт, а направления - флюгарка с хвостовым оперением. Принцип действия М-63 основан на преобразовании измеряемых характеристик скорости и направления ветра в электрические величины, которые передаются по соединительному кабелю на измерительный пульт. На передней панели пульта выведены стрелочные указатели средней и мгновенной скорости ветра, направления ветра и ручки управления.

Рис. 7. - Анеморумбометр М - 63. 1-датчик, 2-указатель направления и скорости ветра; 3 - блок питания; 4 - ветроприёмник регистрирующий скорость ветра, 5 - флюгарка.

Последовательность наблюдений по прибору изложена в Наставлении. Прибор требует электропитания, осуществляемого от аккумуляторной батареи или от сети через специальный блок питания.

Рис. 8. Анемометр.

Анемометр ручной МС-13 (рис. 8). Это один из простых и точных приборов для измерения скорости ветра в диапазоне от 1 до 20 м/с. Обычно используется интервал осреднения от 1 до 10 минут. Чувствительными элементами датчика скорости является вертушка с четырьмя полусферическими чашками. Вращение вертушки передается на счетный механизм с тремя шкалами (тысячи, сотни, десятки и единицы оборотов). Включаться и выключаться прибор может дистанционно с расстояния до 10 метров с помощью шнурка - тяги. Прибор исключительно удобен в полевых условиях, используется он также при градиентных измерениях.

Для измерения скорости отсчитывают начальные показания стрелки прибора, затем одновременно включают секундомер и сам прибор и делают конечный отсчет. Разность отсчетов Dn делится на разность времени Dt в секундах и находится число оборотов в секунду. По этой величин с тарировочного графика снимается скорость ветра.

Возможна также непрерывная регистрация хода средних скоростей. Для этого через заданные промежутки времени делаются отсчеты без выключения прибора. При этом надо сначала отсчитывать единицы, затем сотни и потом тысячи.