Анеморумбометр

 

АНЕМОРУМБОМЕТР, содержащий ветроприемник, последовательно соединенные датчик скорости и направления вращения, счетчик импульсов, частотомер, вычислительное устройство , индикатор, а также коммутационные устройства положения лопастей , подключенные через командный узел к счетчику импульсов, вращающее и тормозное устройство с управляющими схемами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения скорости и направления ветра коммутационные устройства положения лопастей сопряжены с лопастями ветроприемника и подключены к управляющим схемам вращающего и тормозного устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(5!) С 01 Р 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

1 юнбю а .— .=- - .- В с

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3455186/24-10 (22) 23.04.82 (46) 15.04.85. Бюл. 9 14 (72) В.И. Бойков, В.В. Лебедев и В.А. Рыжков (53) 531.777(088.8) (56) 1. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам.

Л. Гидрометеоиздат, 1976, с. 9-35.

2. Патент США У 3465586, кл . G 01.P 5/00, 1967 (прототип) . (54)(57) АНЕИОРУМБОМЕТР, содержащий ветроприемник, последовательно соединенные датчик скорости и направления вращения, счетчик импульсов, частотомер, вычислительное устройство, индикатор, а также коммутаI ционные устройства положения лопастей, подключенные через командный узел к счетчику импульсов, вращающее и тормозное устройство с управляющими схемами, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения скорости и направления ветра коммутационные устройства положения лопастей сопряжены с лопастями ветроприемника и подключены к управляющим схемам вращающего и тормозного устройства.

1150542 сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство анеморумбометра, содержащее ветроприемник, датчик скорости и направления вращения, коммутационные устройства, управляющие схемы, тормозное и вращающее устройство, а также преобразовательно-вычислительный 35 блок (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная неоднозначностью отсчета при действии ветра любого направле- .40 ния.

Цель изобретения — повышение точности измерения скорости и направления ветра.

Поставленная цель достигается тем, что в анеморумбометре, содержащем ветроприемник, последовательно соединенные датчик скорости и направления вращения, счетчик импульсов, частотомер, вычислительное устройст- 50 во, индикатор, а также коммутационные устройства положения лопастей, подключенные через командный узел к счетчику импульсов, вращающее и тормозное устройство с управляющими 55 схемами, коммутационные устройства положения лопастей сопряжены с лопастями ветроприемника и подключены

Изобретение относится к техническим средствам метеорологии, а именно к устройствам для определения параметров ветра, и может быть использ овано на метеор ологич ес ких станциях, морских судах и других объектах, где необходимо знание параметров ветра °

Известны и широко распространены анемометры и румбометры, построенные на принципе механического преобразования аэродинамического давления в угловое перемещение измерительной оси ветроприемника. Это вертушки — ветровые колеса для определения скорости и флюгарки для определения направления ветра Я .

Данное устройство является прибором интегральным и дает средние значения параметров ветра за некоторый промежуток времени, что не позволяет с достаточной точностью в ряде случаев определять динамические изменения параметров ветра.

Существенные трудности представляет градуировка и поверка таких устройств.

Наиболее близким по технической

l5

25 к управляющим схемам вращающего и тормозного устроиства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема анеморумбометра, на фиг. 2 — расположение контактных групп в ветроприемнике.

Анеморумбометр состоит из ветроприемника l с лопастями 2, установленными в подшипниках 3, которые в свою очередь закреплены во втулке 4. Внутри втулки 4 расположены ограничители 5 поворота лопастей 2

1 нормально открытые контакты 6 и 7 и нормально закрытые контакты 8.

На валу 9 ветроприемника 1 установлен магнитный диск 10, имеющий записанную последовательность импульсов определенной частоты f о для считывания которых предусмотрена магнитная головка 1 i. Один выход магнитной головки 11 подключен к входу счетчика импульсов 12, а второй ее выход подключен к частотомерному устройству 13. Выходы счетчи, ка импульсов 12 и частотомерного устройства 13 подключены к вычислительной схеме 14, к которой подклю-, чен индикатор 15. I(счетчику импульсов 12 подключены датчик 16 исходного направления, кинематически связанный с валом 9, и командное устройство. 17, к которому подключена группа контактов 7. С валом 9 связано электромагнитное тормозное устройство 18 и электромагнитная муфта

19, в цепь обмоток которых включены контактные группы 8 и 6 соответственно. Электромагнитная муфта 19 связана с валом 20 электродвигателя 21.

Анеморумбометр работает следующим образом.

При включении анеморумбометра начинает вращаться электродвигатель

21 с угловой cKopocTblo Я 2, Под действием ветра лопасти 2 в подшипниках 3 поворачиваются до ограничителей 5. При этом лопасти, расположенные по одну из сторон от линии направления действия ветра, проходящей через центр вертушки, при своем повороте замыкают контакты 6, а контакты 8 размыкают. В результате этого отключается обмотка электромагнитного тормозноГо устройства 18 и включается обмотка электромагнитной муфты 19. Ветроприемник 1 через муфту 19 получает от электродвигателя 21 вращающий

1150542

"в

W = V

4g r (3) х 10 о момент и начинает вращаться. При этом наступает момент, когда линейная скорость вращения лопастей 2 ветроприемника становится больше скорости ветра. При достижении 5 вертушкой линейной скорости вращения, большей скорости ветра, сопротивлением воздуха лопасти разворачиваются, разрывая контакты 6 и замыкая контакты 8. При этом выклю- 1О чается обмотка электромагнитной муфты 19 и включается обмотка тормозного устройства 18, в результате чего ветроприемник 1 притормаживается и линейная скорость его вращения уменьшается. При достижении вертушкой линейной скорости вращения, меньшей скорости ветра, под воздействием ветра лопасти разворачиваются в подшипниках 3, замыкаются gp контакты 6 и размыкаются контакты 8.

При этом подключается муфта 19 электродвигателя 21 и выключается тормозное устройство 18, в результате чего скорость вращения ветроприемни- 25 ка 1 увеличивается.

Таким образом, в результате по переменного включения в работу электромагнитной муфты 19 и тормозного устройства 18 линейная скорость вращения ветроприемника 1 поддерживается равной скорости ветра, что можно представить как

Из выражений (1) и (2) скорость ветра W может быть выражена как

Так как на магнитном диске 10 записана последовательность импульсов с частотой f» то при перемещении диска 10 относительно магнитной головки 11 в ней формируется последовательность импульсов не с частотой fO а с текущей частотой f которая измеряется в частотомерном устройстве 13, а информация о ее значении поступает в вычислительную схему 14. Так как частота импульсов f записана при определенной линейной скорости Чо вращения магнитного диска 10, то текущей ,линейной скорости Ч „соответствует текущая частота fy,. Зная величины Vq

Поэтому скорость ветра W в вычислительной схеме 14 определяется по формуле

Re

Vo о r>

W Чу8= и гв, где W — скорость ветра, Ч вЂ” линейная скорость вращения . вертушки;

Я вЂ” угловая скорость вращения вертушки, 40

R — радиус вертушки от оси вращения до центра лопасти.

Так как вертушка и магнитный диск 10 находятся на одном валу, то этот диск при вращении вертушки осуществляет вращение с той же угловой скоростью М<, а его линейная скорость вращения в месте записанной последовательности импульсов может быть представлена в виде

Ч, = 4), rp ) (2) где Ч вЂ” линейная скорость вращеАД ния магнитного диска, r — радиус окружно ти, по ко- И торой осуществлена запись последовательности импульсов.

q N р-90 ;

О (6) где р — коэффициент пропорциональности угла град . имп.

Датчик 16 в момент прохождения лопастью исходного направления формирует и выдает сигнал запуска в счетчик импульсов 12. При повороте этой лопасти в положение, перпендикулярное направлению ветра, срабатывает контакт 7, в результате чего в командном устройстве 17 формируется сигнал окончания счета, который передается в счетчик импульсов 12.

Поступившее от магнитной головки 11 число импульсов N характеризует курсовой угол (угол относительно исходного направлеьия) ветра. Ин-. формация о значении N от счетчика 12 поступает в вычислительную схему

14, где курсовой угол ветра q g определяется по формуле

1150542

Информация о значениях W q их вычислительной схемы 14 поступлет на индикатор 15.

Наличие коммутационных устройств, сопряженных с подвижными лопастями вертушки, обеспечивает выработку сигналов, управляющих вращающим и тормозным устройствами с вязанными с вертушкой, благодаря чему вертушка, попеременно разгоняясь и притормаживаясь, вращается свободно в воэ— душном потоке, имея линейную скорость вращения на лопастях, равную скорости ветра.

С помощью предложенного анеморумбометра можно измерять текущие .1 значения параметров ветра, определять его динамические изменения, а при необходимости производить осреднение за любой промежуток вре5 мени.

Так как вращение вертушки созда— ется принудительно, а скорость вращения регулируется ветром, то анеморумбометр практически не требует градуировки и поверок, учета сил трения, инерционности, динамических характеристик, окружающих условий (плотность воздуха и др.). В анеморумбометре не требуется стабилиза15 ция скорости вращения электродвигателя и обеспечивается простота выделения полезного сигнала о значениях скорости и направления ветра.

1150542

Срставитель Ю.Мручко ,Техред Л.Микеш

Корректор M.Максимишинец

Редактор М.Дыпын

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 2134/33

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проемтная, 4