Устройство для осреднения вектора скорости ветра

 

Класс б 011; 74b, 7зо б 01 ; 420, 15 № 151894

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСИОМУ СВ 4ДЕ7ЕЛЬСТВУ

Подписная группа № 17б

Н. Г. Протопопов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСРЕДНЕНИЯ ВЕКТОРА СКОРОСТИ ВЕТРА

Заявлено 21 февраля 1962 г. за № 765998/26-10 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 22 за 1962 г.

Известны устройства для осреднения вектора скорости ветра, содержащие два ультразвуковых ветроприемника с взаимно-перпендикулярными осями направления распространения звука. Выход каждого ветроприемника через пересчетную схему электрически связан с блоком осреднения соответствующей составляющей скорости ветра, выполненным на линейно вращающемся трансформаторе. Сложение напряжений, пропорциональных средним значениям составляющих скорости ветра, осуществляется с помощью синусно косинусного вращающегося трансформатора, напряжение на одной из выходных обмоток которого пропорционально модулю средней скорости ветра за заданный промежуток времени, а угол поворота его ротора соответствует аргументу указанного модуля, Известны также ветроприемники, выполненные в виде метеорологической вертушки с тахогенератором,и флюгарки.

Отличительной особенностью предложенного устройства является то, что для разложения вектора скорости ветра на составляющие ось флюгарки связана с осью вращающегося синусно косинусного трансформатора, на входную обмотку которого подается напряжение с тахогенератора, связанного с метеорологической вертушкой. Для выработки модуля и аргумента среднего вектора ветра в виде механических углов поворота построительный синусно-косинусный вращающийся трансформатор снабжен автоматическими следящими приводами.

На чертеже изображена блэк-схема предлатаемого устройства для осреднения вектора скорости ветра.

Для того, чтобы осуществить векторное осреднение скорости ветра, необходимо: вектор мгновенного значения скорости ветра разложить на две взаимно-перпендикулярные составляющие Р = VX+ U произвести осреднение каждой составляющей, оперируя ею как скалярной величиной: № 151894

1 " .1

T» = X Vxñ V-, ft l 1 . "У Иl! произвести векторнре сложение осредненных составляющих:

I v, (= (v,„)*+(v.,)*

Для решения этих уравнений служит предлагаемое устройство.

Ось вращающегося ветроприемника 1 (чашечного или винтового) соединена с асинхронным тахогенератором 2. Напряжение U, вырабатываемое тахогенератором 2, будет пропорционально модулю вектора мгновенной скорости ветра (V). Ось флюгарки 8 соединена с ротором синусно -косинусного трансформатора 4 (СКВТ), который предназначен для разложения модуля (V) на две взаимно-перпендикулярные составляющие, т. е.: V„=/V/ cosy; V„= /V/ sin

Напряжение U с выхода тахогенератора 2 подается на первичную обмотку трансформатора 4. Если флюгарка 8,повернется на угол <р, то напряжение на одной вторичной обмотке трансформатора 4 будет пропорционально V„, а на другой — V„. В дальнейшем составляющие

1 „и 1 „осредняются в блоках 5 и б, которые состоят,из суммирующего механического дифференциала, предназначенного для получения среднеарифметической во времени величины, поданной на вход дифференциала в виде угла поворота.

Для преобразования напряжений, пропорциональных V» и в значения угловой скорости и ввода их в осредняющие устройства (блоки 5 и б), используются интегрирующие приводы (блоки 7 и 8).

Скорости вращения выходных осей интегрирующих приводов (блоки 7 и 8) пропорциональны входному напряжению, т. е. в нашем случае пропорциональны У„и V„.

Осредненные значения V,„и „„(гдe т — временной интервал осреднения, в данном случае равен 10 мин) на выходе осредняющих устройств (блоки 5 и б) получаются в виде соответствующих пропорциональных углов. Однако для удобства дальнейшего геометрического сложения осредненных составляющих Р,» H V,y их угловые значе ния преобразуются при помощи мгновенных вращающихся трансформаторов (блоки 9 и 10) в пропорциональные значения напряжений

U» = к ь„»;

U>, — êь, где: к — коэффициент пропорциональности.

Для получения осредненного вектора скорости ветра необходимо произвести геометрическое сложение У„ и U„ c целью получения в конечном счете модуля ) V осредненного вектора и его аргумента 9-„-.

Сложение У„и У„осуществляется на синусно-к0синусном вращающемся трансформаторе (СКВТ) 11. На выходные обмотки подаются напряжения U,,è U Поворачивая ротор до тех пор, пока на одной из выходных обмоток напряжение яе будет равно нулю, получим напряжение на второй выходной обмотке, пропорциональное (, ), а угол поворота ротора СКВТ будет равен <р„. № 151894

Для автоматизации процесса выработки (V, и <р, выходное напряжение с одной обмотки iCKBT подаегся,на вход маломощной следящей системы, выход которой механически соединен с ротором СКВТ.

Двигатель будет поворачивать ротор СКВТ до тех пор, пока на обмотке, включен ной на входе следящей системы, напряжение не будет равно нулю, При этом угол поворота ротора СКВТ равен аргументу вектора 9,, а напряжение на второй выходной обмотке СКВТ будет пропорционально модулю среднего вектора 1, .

Если необходимо получить модуль У, в виде механического перемещения (угла поворота), то, используя еще одну следящую систему и линейный вращающийся трансформатор (ЛВТ) 12, можно получить величину 1, в виде угла поворота ротора ЛВТ.

Таким образом, угол поворота ротора СКВТ равен аргументу р-„ среднего вектора скорости ветра, а угол поворота ротора ЛВТ пропорционален модулю этого же среднего вектора скорости ветра.

Имея значения 9 и 1, в виде механических перемещений, легко осуществить регистрацию их значений в функции от времени в прямоугольных координатах либо цифровую регистрацию.

Предмет изобретения

1. Устройство для осреднения вектора скорости ветра, содержащее ветроприемник в виде метеорологической вертушки с тахогенератором и флюгарки, пересчетные схемы, блоки осреднения, линейные вращающиеся трансформаторы и построительный синусно-косинусный трансформатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью разложения вектора скорости ветра на составляющие, ось флюгарки связана с осью вращающегося синусно-косинусного трансформатора, на входную обмотку которого подается напряжение с тахогенератора, связанного с метеорологической вертушкой.

2. Устройство по и. 1, .отлич ающееся тем, что с целью выработки модуля и аргумента среднего вектора ветра в виде механических углов поворота, построительный синусно-косинусный вращающийся трансформатор снабжен автоматическими следящими приводами. № 151894

Составитель Ю. И. Тесиек

Редактор А. И. Дышельман Техред Т. П. Курилко Корректор С. Ю. Цверииа

Типография, пр. Сапунова, 2.

Зак. 11/25

Поди. к печ. 14/II — 63 г. Формат бум. 70 (108 /Ig

Зак. 10907 Тира>к 650

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д

Объем 0,35 изд. л.

Цена 4 коп.

Совете Министров СССР

216